JP7030824B2 - Optical neural component using waveguide architecture - Google Patents

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本発明は、一般に、光ニューラル・コンポーネント(photonic neural component)のための導波路アーキテクチャに関し、より詳細には、例えば、ニューラル・ネットワークの光ニューラル・コンポーネントのための導波路アーキテクチャに関する。 The present invention generally relates to waveguide architectures for photonic neural components, and more particularly to, for example, waveguide architectures for optical neural components of neural networks.

ニューラル・ネットワークおよびリザバー・コンピューティング(reservoir computing)などの非従来型のニューロモーフィック・コンピューティング(neuromorphic computing)・アーキテクチャは、性能の点で有望であるが、ニューロンを互いに接続する従来の電子アプローチは、いくつかの限界に直面している。例えば、IBM TrueNorth(R)システムは、時分割多重化の必要性のためにkHz範囲内の処理速度で動作する。最近、興奮可能な(excitable)オプトエレクトロニクス・デバイスが、この速度限界を潜在的に取り除く方法として関心を引き起こしている。(例えば、A.N., Tait et al., "Broadcast and Weight: An Integrated Network For Scalable Photonic Spike Processing," J. Light. Tech. 32, 3427, 2014、M.A. Nahmias et al., "An integrated analog O/E/O link for multi-channel laser neurons," Appl. Phys. Lett. 108, 151106 (2016)、およびK. Vandoorne et al., "Experimental demonstration of reservoir computing on a silicon photonics chip," Nature Communication 5, 3541, 2014を参照されたい。)しかし、そのような試みは、非常に高い電力消費および光損失によって制限されてきた。その一方で、損失が非常に低い導波路交差構造の製造が、最近、可能になっている。(例えば、N. Bamiedakis et al., "Low Loss and Low Crosstalk Multimode Polymer Waveguide Crossings for High-Speed Optical Interconnects," 2007 Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO), CMG1を参照されたい。) Non-traditional neuromorphic computing architectures such as neural networks and reservoir computing are promising in terms of performance, but traditional electronic approaches that connect neurons to each other. Faces some limitations. For example, the IBM TrueNorth (R) system operates at processing speeds within the kHz range due to the need for time division multiplexing. Recently, excitable optoelectronic devices have raised interest as a way to potentially remove this speed limit. (For example, AN, Tait et al., "Broadcast and Weight: An Integrated Network For scalable Photonic Spike Processing," J. Light. Tech. 32, 3427, 2014, MA Nahmias et al., "An integrated analog O / E" / O link for multi-channel laser neurons, "Appl. Phys. Lett. 108, 151106 (2016), and K. Vandoorne et al.," Experimental demonstration of reservoir computing on a silicon photonics chip, "Nature Communication 5, 3541 , 2014.) However, such attempts have been limited by very high power consumption and light loss. On the other hand, it has recently become possible to manufacture waveguide crossed structures with very low losses. (See, for example, N. Bamiedakis et al., "Low Loss and Low Crosstalk Multimode Polymer Waveguide Crossings for High-Speed Optical Interconnects," 2007 Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO), CMG1.)

米国特許出願公開第2013/0101256号明細書、"Designfor reducing loss at intersection in optical waveguides"U.S. Patent Application Publication No. 2013/01/01256, "Design for reducing loss at intersection in optical waveguides"

A.N., Tait et al., "Broadcast and Weight: An Integrated Network For Scalable Photonic Spike Processing,"J. Light. Tech. 32, 3427, 2014A.N., Tait et al., "Broadcast and Weight: An Integrated Network For scalable Photonic Spike Processing," J. Light. Tech. 32, 3427, 2014 M.A. Nahmias et al., "An integrated analog O/E/O link for multi-channel laser neurons," Appl. Phys.Lett. 108, 151106 (2016)M.A. Nahmias et al., "An integrated analog O / E / O link for multi-channel laser neurons," Appl. Phys.Lett. 108, 151106 (2016) K. Vandoorne et al., "Experimental demonstration of reservoir computing on a silicon photonics chip," Nature Communication 5, 3541, 2014K. Vandoorne et al., "Experimental demonstration of reservoir computing on a silicon photonics chip," Nature Communication 5, 3541, 2014 N. Bamiedakis et al., "Low Loss and Low Crosstalk Multimode Polymer Waveguide Crossings for High-Speed Optical Interconnects," 2007 Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO), CMG1N. Bamiedakis et al., "Low Loss and Low Crosstalk Multimode Polymer Waveguide Crossings for High-Speed Optical Interconnects," 2007 Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO), CMG1

本発明は、導波路アーキテクチャを使用した光ニューラル・コンポーネントを提供する。 The present invention provides an optical neural component using a waveguide architecture.

本発明によれば、光ニューラル・コンポーネントが、複数の光送信機と、複数の光受信機と、基板上に形成された複数のノード間導波路と、交差する導波路のうちの一方の導波路のコアが他方の導波路のコアもしくはクラッドを通過して、送信する導波路のうちの少なくとも1つがノード間導波路のうちの少なくとも1つと交差するように基板上に形成された複数の送信する導波路であって、それぞれが、複数の光送信機のうちの光送信機に光学的に接続され、かつ光送信機から発せられた光信号を受信するように、かつ受信された光信号を、複数のノード間導波路のうちのノード間導波路に送信するように構成された、送信する導波路と、反射された光信号をもたらすべく複数のノード間導波路のうちのノード間導波路上で伝播する光信号をそれぞれが部分的に反射すべく、基板上に形成された複数のミラーと、交差する導波路のうちの一方の導波路のコアが他方の導波路のコアもしくはクラッドを通過して、受信する導波路のうちの少なくとも1つがノード間導波路のうちの少なくとも1つと交差するように基板上に形成された複数の受信する導波路であって、それぞれが、複数の光受信機のうちの光受信機に光学的に接続され、かつ複数のミラーのうちのミラーによってもたらされる反射された光信号を受信するように、かつ反射された光信号を光受信機に送信するように構成された、受信する導波路と、複数のミラーのうちのミラーによってもたらされる反射された光信号に、反射された光信号が、反射された光信号を受信する受信する導波路によって光受信機に送信される前に、重みを適用するようにそれぞれが構成された、基板上に形成された複数のフィルタとを含む。光ニューラル・コンポーネントは、従来の電子アプローチの速度制限を取り除きながら、設計柔軟性をサポートし得る。 According to the present invention, the optical neural component is a guide of one of a plurality of optical transmitters, a plurality of optical receivers, a plurality of internode waveguides formed on a substrate, and an intersecting waveguide. Multiple transmissions formed on the substrate such that the core of the waveguide passes through the core or cladding of the other waveguide and at least one of the transmitting waveguides intersects at least one of the internode waveguides. An optical signal that is optically connected to an optical transmitter among a plurality of optical transmitters and that receives an optical signal emitted from the optical transmitter. Is configured to be transmitted to the internode waveguide of multiple internode waveguides, the transmit waveguide and the internode conduction of multiple internode waveguides to provide a reflected optical signal. Multiple mirrors formed on the substrate and the core of one of the intersecting waveguides is the core or cladding of the other waveguide in order for each to partially reflect the optical signal propagating on the waveguide. A plurality of receiving waveguides formed on the substrate such that at least one of the receiving waveguides intersects with at least one of the internode waveguides, each of which is a plurality of receiving waveguides. Optically connected to the optical receiver of the optical receivers and transmitted to the optical receiver to receive the reflected optical signal provided by the mirrors of the plurality of mirrors and to receive the reflected optical signal. By a receiving waveguide in which the reflected optical signal receives the reflected optical signal to the received waveguide and the reflected optical signal provided by the mirror of the plurality of mirrors. Includes a plurality of filters formed on the substrate, each configured to apply weights prior to being transmitted to the optical receiver. Optical neural components can support design flexibility while removing the speed limits of traditional electronic approaches.

本発明の実施形態によれば、複数の光送信機は、同一の波長で光信号を発する2つ以上の光送信機を含んでよく、複数のノード間導波路は、2つ以上の光送信機のそれぞれに専用のノード間導波路を含んでよい。複数のフィルタは、中性密度フィルタを含んでよい。光ニューラル・コンポーネントは、ノード間導波路上で光信号を波長分割多重化(WDM)する必要なしに、単純な構造の設計をサポートし得る。 According to an embodiment of the present invention, a plurality of optical transmitters may include two or more optical transmitters that emit optical signals at the same wavelength, and a plurality of internode waveguides may include two or more optical transmissions. Each machine may include a dedicated internode waveguide. The plurality of filters may include a neutral density filter. Optical neural components can support the design of simple structures without the need for wavelength division multiplexing (WDM) of optical signals over internode waveguides.

本発明の実施形態によれば、光ニューラル・コンポーネントは、基板上に形成された複数の結合器をさらに含んでよく、各結合器は、複数の受信する導波路のうちの受信する導波路の上で伝播する光信号に入力光信号を光学的に加算するように構成される。受信する導波路の各導波路の上で伝播する光信号は、受信する導波路が接続された光受信機に送信される間、複数の結合器のうちの結合器を介して受信する導波路のうちの別の導波路上で伝播する光信号に光学的に加算されてよく、光学的加算は、複数の光フィルタのうちの光フィルタによって重みが適用された後に行われる。複数の結合器は、第1の入口アームおよび出口アームによって複数の導波路のうちの第1の受信する導波路に接続されたY字形の導波路構造を有する結合器を含んでよく、結合器は、入力信号がY字形の導波路構造の第2の入口アームに入り、かつ第2の入口アームがY字形の導波路構造の第1の入口アームと出会う第1の受信する導波路上で伝播する光信号に加わるように、入力信号として、複数の受信する導波路のうちの第2の受信する導波路上で伝播する光信号を受信するように構成される。光ニューラル・コンポーネントは、受信する導波路上で光信号の重み付けされた加算またはファンイン(fan-in)をサポートしてよく、必要な光受信機の数を低減する。 According to an embodiment of the invention, the optical neural component may further include a plurality of conjugates formed on the substrate, where each combiner is a receiving waveguide out of a plurality of receiving waveguides. It is configured to optically add the input optical signal to the optical signal propagating above. The optical signal propagating on each waveguide of the receiving waveguide is received through the combiner of the plurality of couplers while the received waveguide is transmitted to the connected optical receiver. It may be optically added to an optical signal propagating on another of the waveguides, the optical addition being performed after the weights have been applied by the optical filters of the plurality of optical filters. The plurality of couplers may include a coupler having a Y-shaped waveguide structure connected to the first receiving waveguide of the plurality of waveguides by a first inlet arm and an outlet arm. Is on the first receiving waveguide where the input signal enters the second inlet arm of the Y-shaped waveguide and the second inlet arm meets the first inlet arm of the Y-shaped waveguide structure. As an input signal, the optical signal propagating on the second receiving waveguide among the plurality of receiving waveguides is configured to be received so as to be added to the propagating optical signal. Optical neural components may support weighted addition or fan-in of optical signals on the receiving waveguide, reducing the number of optical receivers required.

本発明の実施形態によれば、複数のフィルタは、適用される重みを変更するように交換され得る交換可能なフィルタを含んでよい。光ニューラル・コンポーネントは、光ニューラル・コンポーネントを備えるニューラル・ネットワークを調整することをサポートしてよい。 According to embodiments of the invention, the plurality of filters may include interchangeable filters that may be interchanged to change the weights applied. The optical neural component may support tuning a neural network with the optical neural component.

本発明の実施形態によれば、複数のフィルタは、適用される重みを変更するように透過性が変化させられ得る可変フィルタを含んでよい。光ニューラル・コンポーネントは、光ニューラル・コンポーネントを備えるニューラル・ネットワークを調整することをサポートしてよい。 According to embodiments of the invention, the plurality of filters may include variable filters whose transparency can be varied to change the weights applied. The optical neural component may support tuning a neural network with the optical neural component.

本発明の実施形態によれば、光ニューラル・コンポーネントは、基板上に実装された複数の半導体チップをさらに含んでよく、半導体チップのそれぞれは、光送信機のうちの少なくとも1つ、または光受信機のうちの少なくとも1つを含む。光ニューラル・コンポーネントは、設計柔軟性をさらにサポートしてよい。 According to embodiments of the invention, the optical neural component may further include a plurality of semiconductor chips mounted on the substrate, each of which is at least one of an optical transmitter or an optical receiver. Includes at least one of the machines. Optical neural components may further support design flexibility.

本発明の実施形態によれば、複数の半導体チップは、光送信機チップと、光受信機チップとを含んでよく、光送信機チップのそれぞれは、光送信機のうちの1つまたは複数を含み、かつ光受信機チップのそれぞれは、光受信機のうちの1つまたは複数を含み、かつ光送信機チップは、1つまたは複数の光送信機が第1の波長で光信号を発する第1の光送信機チップと、1つまたは複数の光送信機が第2の波長で光信号を発する第2の光送信機チップとを含んでよい。光送信機チップのそれぞれは、同一の数の光送信機を含んでよく、光受信機チップのそれぞれは、同一の数の光受信機を含んでよく、光送信機チップのそれぞれに含まれる光送信機の数は、光受信機チップのそれぞれに含まれる光受信機の数と同一であってよく、かつ送信する導波路を介して光送信機チップのそれぞれに接続されたノード間導波路の数は、光送信機チップのそれぞれに含まれる光送信機の数、および光受信機チップのそれぞれに含まれる光受信機の数と同一であってよい。光ニューラル・コンポーネントは、ノード間導波路上で光信号を波長多重化することも、複素スペクトル・フィルタも必要とせずに、単純な構造の設計をサポートし得る。 According to embodiments of the present invention, the plurality of semiconductor chips may include an optical transmitter chip and an optical receiver chip, each of which comprises one or more of the optical transmitters. Each of the optical receiver chips comprises one or more of the optical receivers, and the optical transmitter chip is such that one or more optical transmitters emit an optical signal at a first wavelength. One optical transmitter chip and a second optical transmitter chip in which one or more optical transmitters emit an optical signal at a second wavelength may be included. Each of the optical transmitter chips may contain the same number of optical transmitters, each of the optical receiver chips may contain the same number of optical receivers, and the light contained in each of the optical transmitter chips. The number of transmitters may be the same as the number of optical receivers contained in each of the optical receiver chips, and of the internode waveguide connected to each of the optical transmitter chips via the transmitting waveguide. The number may be the same as the number of optical transmitters contained in each of the optical transmitter chips and the number of optical receivers contained in each of the optical receiver chips. Optical neural components can support the design of simple structures without the need for wavelength division multiplexing of optical signals over node-to-node waveguides or complex spectral filters.

本発明の実施形態によれば、半導体チップのそれぞれは、チップに含まれる少なくとも1つの光送信機、またはチップに含まれる少なくとも1つの光受信機が、基板に面するように配置されることが可能であり、送信する導波路は、基板に垂直な方向からの光を基板に平行な方向に向け直すように配置された入口ミラーを介して光送信機に接続されることが可能であり、かつ受信する導波路は、基板に平行な方向からの光を基板に垂直な方向に向け直すように配置された出口ミラーを介して光受信機に接続されてよい。光ニューラル・コンポーネントは、基板上に形成された導波路の使用をサポートすることによって設計柔軟性をさらにサポートしてよい。 According to an embodiment of the present invention, each semiconductor chip may have at least one optical transmitter contained in the chip or at least one optical receiver contained in the chip arranged so as to face a substrate. It is possible and the transmitting waveguide can be connected to the optical transmitter via an inlet mirror arranged to direct light from a direction perpendicular to the substrate in a direction parallel to the substrate. The receiving waveguide may be connected to the optical receiver via an exit mirror arranged so as to direct light from a direction parallel to the substrate in a direction perpendicular to the substrate. Optical neural components may further support design flexibility by supporting the use of waveguides formed on the substrate.

本発明の実施形態において、光ニューラル・コンポーネントは、複数のノード内信号線をさらに含み、各ノード内信号線は、複数の光受信機のうちの光受信機、および複数の光送信機のうちの光送信機に接続され、かつ光受信機によって受信される光信号のパワーを表す電気信号を受信するように、かつ電気信号を光送信機に送信するように構成され、その結果、ニューロンの入力および出力を形成すべく光受信機と光送信機を接続する。ノード内信号線を介して光送信機に接続された光受信機のそれぞれに関して、複数のミラーは、反射された光信号が光受信機に送信され、かつ光送信機によって発せられる光信号の波長に関して反射係数が実質的に0であるミラーを含む。光ニューラル・コンポーネントは、光ニューラル・コンポーネントの機能をニューラル・ネットワークとして、またはニューラル・ネットワークの一部としてサポートしてよい。 In the embodiment of the present invention, the optical neural component further includes a plurality of intra-node signal lines, and each intra-node signal line is an optical receiver among a plurality of optical receivers and a plurality of optical transmitters. It is connected to the optical transmitter of the radio and is configured to receive an electrical signal representing the power of the optical signal received by the optical receiver and to transmit the electrical signal to the optical transmitter, resulting in a neuron. Connect the optical receiver and transmitter to form the inputs and outputs. For each of the optical receivers connected to the optical transmitter via the signal line within the node, the plurality of mirrors are such that the reflected optical signal is transmitted to the optical receiver and the wavelength of the optical signal emitted by the optical transmitter. Includes a mirror with a reflection coefficient of substantially 0 with respect to. The optical neural component may support the functionality of the optical neural component as a neural network or as part of the neural network.

本発明の実施形態によれば、ノード間導波路、送信する導波路、および受信する導波路は、基板の単一の層においてポリマで作られてよい。光ニューラル・コンポーネントは、光損失を低減しながら、設計柔軟性をサポートし得る。 According to embodiments of the invention, the internode waveguides, transmit waveguides, and receive waveguides may be polymerized in a single layer of substrate. Optical neural components can support design flexibility while reducing optical loss.

本発明の実施形態によれば、複数の光送信機は、差動ペアの光送信機のうちの一方が可変光信号を発する一方で、その差動ペアの光送信機のうちの他方が基準光信号を発する、差動ペアに分割される。光ニューラル・コンポーネントは、基板上に実装された複数の半導体チップをさらに含んでよく、半導体チップのそれぞれは、差動ペアのうちの1つまたは複数を含む。半導体チップのそれぞれは、差動ペアのうちの2つ以上を含んでよい。光ニューラル・コンポーネントは、光ニューラル・コンポーネントの機能をニューラル・ネットワークとして、またはニューラル・ネットワークの一部としてサポートしてよい。 According to an embodiment of the present invention, in a plurality of optical transmitters, one of the optical transmitters of the differential pair emits a variable optical signal, while the other of the optical transmitters of the differential pair is the reference. Divided into differential pairs that emit optical signals. The optical neural component may further include a plurality of semiconductor chips mounted on the substrate, each of which comprises one or more of a differential pair. Each of the semiconductor chips may contain two or more of the differential pairs. The optical neural component may support the functionality of the optical neural component as a neural network or as part of the neural network.

本発明の実施形態によれば、複数のノード間導波路は、同心のループとして配置されたノード間導波路のうちの2つ以上を有する第1のリングを含み、複数の光送信機は、第1のリングの内側に置かれた光送信機のうちの2つ以上を有する第1の内側光送信機グループを含んでよく、かつ複数の光受信機は、第1のリングの内側に置かれた光受信機のうちの2つ以上を有する第1の内側光受信機グループを含んでよい。光ニューラル・コンポーネントは、光ニューラル・コンポーネントの入力/出力機能および拡張性をニューラル・ネットワークとして、またはニューラル・ネットワークの一部としてサポートしてよい。 According to an embodiment of the invention, the plurality of internode waveguides comprises a first ring having two or more of the internode waveguides arranged as concentric loops, the plurality of optical transmitters. It may include a first inner optical transmitter group having two or more of the optical transmitters placed inside the first ring, and the plurality of optical receivers may be placed inside the first ring. It may include a first inner optical receiver group having two or more of the received optical receivers. The optical neural component may support the input / output capabilities and extensibility of the optical neural component as a neural network or as part of the neural network.

本発明の実施形態によれば、複数のミラーは、第1のミラー・グループを含んでよく、第1のミラー・グループの各ミラーは、反射された光信号をもたらすべく第1のリングのノード間導波路上で伝播する光信号を部分的に反射するように配置され、光ニューラル・コンポーネントは、交差する導波路のうちの一方の導波路のコアが他方の導波路のコアもしくはクラッドを通過して、第1の出力導波路のうちの少なくとも1つが第1のリングのノード間導波路のうちの少なくとも1つと交差するように基板上に形成された複数の第1の出力導波路をさらに含んでよく、各第1の出力導波路は、第1のリングの外側に接続され、かつ第1のミラー・グループのうちのミラーによってもたらされる反射された光信号を受信するように、かつ反射された光信号を第1のリングの外側に送信するように構成される。光ニューラル・コンポーネントは、基板上に形成された第1の出力フィルタをさらに含んでよく、第1の出力フィルタは、複数のミラーのうちのミラーによってもたらされる反射された光信号に、反射された光信号が、反射された光信号を受信する第1の出力導波路によって第1のリングの外側に送信される前に、重みを適用するように構成される。複数の光受信機は、第1のリングの外側に置かれた光受信機のうちの2つ以上を有する第1の外側光受信機を含んでよく、第1の外側光受信機グループの光受信機のそれぞれは、複数の第1の出力導波路のうちの第1の出力導波路に接続され、かつ第1の出力導波路によって送信される反射された光信号を受信するように構成される。複数のノード間導波路は、同心のループとして配置されたノード間導波路のうちの2つ以上を有する第2のリングを含んでよく、複数の光送信機は、第2のリングの内側に置かれた光送信機のうちの2つ以上を有する第2の内側光送信機グループと、第2のリングの外側に置かれた光送信機のうちの2つ以上を有する第2の外側光送信機グループとを含んでよく、複数の光受信機は、第2のリングの内側に置かれた光受信機のうちの2つ以上を有する第2の光受信機グループを含んでよく、光ニューラル・コンポーネントは、交差する導波路のうちの一方の導波路のコアが他方の導波路のコアもしくはクラッドを通過して、第2の入力導波路のうちの少なくとも1つが第2のリングのノード間導波路のうちの少なくとも1つと交差するように基板上に形成された複数の第2の入力導波路をさらに含んでよく、各第2の入力導波路は、第2の外側光送信機グループのうちの光送信機に光学的に接続され、かつ光送信機から発せられた光信号を受信するように、かつ受信された光信号を第2のリングのノード間導波路に送信するように構成され、複数のノード内信号線は、複数のリング間ノード内信号線を含んでよく、各リング間ノード内信号線は、第1の外側光受信機グループのうちの光受信機、および第2の外側光送信機グループのうちの光送信機に接続され、かつ光受信機によって受信される光信号のパワーを表す電気信号を受信するように、かつ電気信号を光送信機に送信するように構成され、その結果、ニューロンの入力および出力を形成すべく光受信機と光送信機を接続する。光ニューラル・コンポーネントは、光ニューラル・コンポーネントの入力/出力機能および拡張性をニューラル・ネットワークとして、またはニューラル・ネットワークの一部としてサポートしてよい。 According to embodiments of the invention, the plurality of mirrors may include a first mirror group, where each mirror of the first mirror group is a node of the first ring to provide a reflected optical signal. Arranged to partially reflect the optical signal propagating on the interwaveguide, the optical neural component is such that the core of one of the intersecting waveguides passes through the core or cladding of the other waveguide. Further, a plurality of first output waveguides formed on the substrate such that at least one of the first output waveguides intersects with at least one of the internode waveguides of the first ring. Each first output waveguide is connected to the outside of the first ring and is reflected so as to receive the reflected optical signal provided by the mirror in the first mirror group. It is configured to transmit the optical signal to the outside of the first ring. The optical neural component may further include a first output filter formed on the substrate, the first output filter being reflected by the reflected optical signal produced by the mirror of the plurality of mirrors. The optical signal is configured to apply weights before being transmitted outside the first ring by a first output waveguide that receives the reflected optical signal. The plurality of optical receivers may include a first outer optical receiver having two or more of the optical receivers located outside the first ring, the light of the first outer optical receiver group. Each of the receivers is connected to the first output waveguide of the plurality of first output waveguides and is configured to receive the reflected optical signal transmitted by the first output waveguide. To. The plurality of internode waveguides may include a second ring having two or more of the internode waveguides arranged as concentric loops, with the plurality of optical transmitters inside the second ring. A second inner optical transmitter group having two or more of the placed optical transmitters and a second outer light having two or more of the optical transmitters placed outside the second ring. A transmitter group may be included, and the plurality of optical receivers may include a second optical receiver group having two or more of the optical receivers placed inside the second ring. In the neural component, the core of one of the intersecting waveguides passes through the core or cladding of the other waveguide, and at least one of the second input waveguides is a node of the second ring. It may further include a plurality of second input waveguides formed on the substrate to intersect at least one of the interwaves, each second input waveguide being a second outer optical transmitter group. Optically connected to the optical transmitter and to receive the optical signal emitted from the optical transmitter, and to transmit the received optical signal to the internode waveguide of the second ring. A plurality of intra-node signal lines configured may include a plurality of inter-ring node intra-node signal lines, each inter-ring node intra-node signal line being an optical receiver within a first outer optical receiver group, and a first. To receive an electrical signal that is connected to an optical transmitter in the outer optical transmitter group of 2 and represents the power of the optical signal received by the optical receiver, and to transmit the electrical signal to the optical transmitter. As a result, the optical receiver and optical transmitter are connected to form the input and output of the neuron. The optical neural component may support the input / output capabilities and extensibility of the optical neural component as a neural network or as part of the neural network.

本発明の実施形態によれば、光ニューラル・コンポーネントは、交差する導波路のうちの一方の導波路のコアが他方の導波路のコアもしくはクラッドを通過して、第1の入力導波路のうちの少なくとも1つが第1のリングのノード間導波路のうちの少なくとも1つと交差するように基板上に形成された複数の第1の入力導波路をさらに含んでよく、各第1の入力導波路は、第1のリングの外側に接続され、かつ第1のリングの外側から光信号を受信するように、かつ受信された光信号を第1のリングのノード間導波路に送信するように構成される。複数の光送信機は、第1のリングの外側に置かれた光送信機のうちの2つ以上を有する第1の外側光送信機グループを含んでよく、第1の外側光送信機グループの第1の光送信機のそれぞれは、複数の第1の入力導波路のうちの第1の入力導波路に光学的に接続され、かつ第1の入力導波路によって送信されるべき光信号を発するように構成される。複数のノード間導波路は、同心のループとして配置されたノード間導波路のうちの2つ以上を有する第2のリングを含んでよく、複数の光送信機は、第2のリングの内側に置かれた光送信機のうちの2つ以上を有する第2の内側光送信機グループを含んでよく、複数の光受信機は、第2のリングの内側に置かれた光受信機のうちの2つ以上を有する第2の内側光受信機グループと、第2のリングの外側に置かれた光受信機のうちの2つ以上を有する第2の外側光受信機グループとを含んでよく、複数のミラーは、第2のミラー・グループを含んでよく、第2のミラー・グループの各ミラーは、反射された光信号をもたらすべく第2のリングのノード間導波路上で伝播する光信号を部分的に反射するように構成され、光ニューラル・コンポーネントは、交差する導波路のうちの一方の導波路のコアが他方の導波路のコアもしくはクラッドを通過して、第2の出力導波路のうちの少なくとも1つが第2のリングのノード間導波路のうちの少なくとも1つと交差するように基板上に形成された複数の第2の出力導波路をさらに含んでよく、各第2の出力導波路は、第2の外側光受信機グループのうちの光受信機に光学的に接続され、かつ第2のミラー・グループのうちのミラーによってもたらされる反射された光信号を受信するように、かつ反射された光信号を光受信機に送信するように構成され、複数のノード内信号線は、複数のリング間ノード内信号線を含んでよく、各リング間ノード内信号線は、第1の外側光受信機グループのうちの光受信機、および第2の外側光受信機グループのうちの光受信機に接続され、かつ光受信機によって受信される光信号のパワーを表す電気信号を受信するように、かつ電気信号を光送信機に送信するように構成され、その結果、ニューロンの入力および出力を形成すべく光受信機と光送信機を接続する。光ニューラル・コンポーネントは、光ニューラル・コンポーネントの入力/出力機能および拡張性をニューラル・ネットワークとして、またはニューラル・ネットワークの一部としてサポートしてよい。 According to an embodiment of the invention, the optical neural component is such that the core of one of the intersecting waveguides passes through the core or cladding of the other waveguide and is of the first input waveguide. It may further include a plurality of first input waveguides formed on the substrate such that at least one of the first rings intersects at least one of the internode waveguides of the first ring, each first input waveguide. Is connected to the outside of the first ring and is configured to receive optical signals from outside the first ring and to transmit the received optical signals to the internode waveguides of the first ring. Will be done. The plurality of optical transmitters may include a first outer optical transmitter group having two or more of the optical transmitters placed outside the first ring, of the first outer optical transmitter group. Each of the first optical transmitters is optically connected to the first input waveguide of the plurality of first input waveguides and emits an optical signal to be transmitted by the first input waveguide. It is configured as follows. The plurality of internode waveguides may include a second ring having two or more of the internode waveguides arranged as concentric loops, with the plurality of optical transmitters inside the second ring. A second inner optical transmitter group having two or more of the placed optical transmitters may be included, and the plurality of optical receivers may be among the optical receivers placed inside the second ring. It may include a second inner optical receiver group having two or more and a second outer optical receiver group having two or more of the optical receivers located outside the second ring. The plurality of mirrors may include a second mirror group, and each mirror in the second mirror group is an optical signal propagating on the internode waveguide of the second ring to provide a reflected optical signal. The optical neural component is configured so that the core of one of the intersecting waveguides passes through the core or clad of the other waveguide and the second output waveguide. It may further include a plurality of second output waveguides formed on the substrate such that at least one of them intersects at least one of the internode waveguides of the second ring, each second output. The waveguide is optically connected to the optical receiver in the second outer optical receiver group and receives the reflected optical signal provided by the mirror in the second mirror group. And configured to transmit the reflected optical signal to the optical receiver, the plurality of intranode signal lines may include a plurality of interring node intranode signal lines, and each interring node intranode signal line may be the first. Receives an electrical signal that represents the power of the optical signal connected to the optical receiver in the outer optical receiver group and the optical receiver in the second outer optical receiver group and received by the optical receiver. And is configured to transmit electrical signals to the optical transmitter, thus connecting the optical receiver and the optical transmitter to form the inputs and outputs of the neuron. The optical neural component may support the input / output capabilities and extensibility of the optical neural component as a neural network or as part of the neural network.

本発明の前述、およびその他の特徴および利点は、添付の図面と併せて理解される、実施形態の後段の説明からより明白となろう。 The aforementioned and other features and advantages of the present invention will be more apparent from the later description of embodiments, which will be understood in conjunction with the accompanying drawings.

本発明の実施形態による光ニューラル・コンポーネント100のための導波路アーキテクチャを示す例示的な概略図である。FIG. 6 is an exemplary schematic showing a waveguide architecture for an optical neural component 100 according to an embodiment of the present invention. 図1に示される導波路アーキテクチャの領域を示す例示的な概略図である。It is an exemplary schematic diagram showing the region of the waveguide architecture shown in FIG. ミラーの反射係数を含む図1に示される導波路アーキテクチャを示す例示的な概略図である。It is an exemplary schematic diagram showing the waveguide architecture shown in FIG. 1, including the reflectance coefficients of the mirror. ミラーの反射係数を含む図1に示される導波路アーキテクチャを示す例示的な概略図である。It is an exemplary schematic diagram showing the waveguide architecture shown in FIG. 1, including the reflectance coefficients of the mirror. ミラーの反射係数を含む図1に示される導波路アーキテクチャを示す例示的な概略図である。It is an exemplary schematic diagram showing the waveguide architecture shown in FIG. 1, including the reflectance coefficients of the mirror. ミラーの反射係数を含む図1に示される導波路アーキテクチャを示す例示的な概略図である。It is an exemplary schematic diagram showing the waveguide architecture shown in FIG. 1, including the reflectance coefficients of the mirror. フィルタの恣意的な重みを含む図2に示される導波路アーキテクチャの領域を示す例示的な概略図である。It is an exemplary schematic showing the area of the waveguide architecture shown in FIG. 2, including the arbitrary weighting of the filter. 送信機チップおよび送信する導波路がその上に形成される基板の一部分を示す例示的な概略側面図である。It is an exemplary schematic side view showing a part of a substrate on which a transmitter chip and a waveguide to be transmitted are formed. 受信機チップおよび受信する導波路がその上に形成される基板の一部分を示す例示的な概略側面図である。It is an exemplary schematic side view showing a part of a substrate on which a receiver chip and a receiving waveguide are formed. 本発明の実施形態による光ニューラル・コンポーネントのための導波路アーキテクチャを示す例示的な概略図である。It is an exemplary schematic diagram showing a waveguide architecture for an optical neural component according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による光ニューラル・コンポーネントのための導波路アーキテクチャを示す例示的な概略図である。It is an exemplary schematic diagram showing a waveguide architecture for an optical neural component according to an embodiment of the present invention.

以下に、本発明の例示的な実施形態が説明される。実施形態は、特許請求の範囲によって規定される、本発明の範囲を限定するものと解釈されてはならない。実施形態において説明される特徴の組合せは、必ずしも本発明に不可欠なわけではない。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described. Embodiments shall not be construed as limiting the scope of the invention as defined by the claims. The combination of features described in the embodiments is not necessarily essential to the present invention.

図1は、本発明の実施形態による光ニューラル・コンポーネント100のための導波路アーキテクチャの例示的な概略図を示す。図1に示される導波路アーキテクチャを使用して、光ニューラル・コンポーネント100は、基板、例えば、プリント回路基板の上で互いに交差するように形成された導波路を介して損失の低い光信号伝送によって光スパイク・コンピューティングをサポートすることができる。したがって、開示される導波路アーキテクチャは、従来の電子アプローチの速度制限を取り除きながら、設計柔軟性(例えば、レイアウト、材料、その他)を可能にすることができる。光ニューラル・コンポーネント100は、複数の光送信機チップ110Aないし110Dと、複数の光受信機チップ120Aないし120Dと、複数のノード間導波路130-1ないし130-16と、複数のミラー140Aないし140D(送信機からのミラー)複数の送信する導波路150-1ないし150-16と、複数のミラー160Aないし160D(受信機に向かうミラー)と、複数の受信する導波路170A-1ないし170A-16(この実施形態において170A-1、170A-5、170A-9、および170A-13が省かれる)、170B-1ないし170B-16(この実施形態において170B-2、170B-6、170B-10、および170B-14が省かれる)、170C-1ないし170C-16(この実施形態において170C-3、170C-7、170C-11、および170C-15が省かれる)、170D-1ないし170D-16(この実施形態において170D-4、170D-8、170D-12、および170D-16が省かれる)と、複数のフィルタ180Aないし180Dと、複数のノード内信号線190-1ないし190-16とを含んでよい。 FIG. 1 shows an exemplary schematic of a waveguide architecture for an optical neural component 100 according to an embodiment of the present invention. Using the waveguide architecture shown in FIG. 1, the optical neural component 100 is subjected to low loss optical signal transmission over a waveguide formed to intersect each other on a substrate, eg, a printed circuit board. Can support optical spike computing. Thus, the disclosed waveguide architecture can allow design flexibility (eg, layout, materials, etc.) while removing the speed limits of traditional electronic approaches. The optical neural component 100 includes a plurality of optical transmitter chips 110A to 110D, a plurality of optical receiver chips 120A to 120D, a plurality of internode waveguides 130-1 to 130-16, and a plurality of mirrors 140A to 140D. (Mirror from transmitter) Multiple transmitting waveguides 150-1 to 150-16, multiple mirrors 160A to 160D (mirrors toward receiver), and multiple receiving waveguides 170A-1 to 170A-16. (170A-1, 170A-5, 170A-9, and 170A-13 are omitted in this embodiment), 170B-1 to 170B-16 (170B-2, 170B-6, 170B-10, in this embodiment), And 170B-14 omitted), 170C-1 to 170C-16 (170C-3, 170C-7, 170C-11, and 170C-15 are omitted in this embodiment), 170D-1 to 170D-16 (omitted). 170D-4, 170D-8, 170D-12, and 170D-16 are omitted in this embodiment), a plurality of filters 180A to 180D, and a plurality of in-node signal lines 190-1 to 190-16. It's fine.

例示を容易にするため、ノード間導波路130-1ないし130-16のうち、最も内側のノード間導波路130-1および最も外側の信号線130-16だけが示され、中間の省略記号は、ノード間導波路130-2ないし130-15を表す。同様に、それぞれの光受信機チップ120Aないし120Dの近く以外では、受信する導波路120A-1ないし120A-16、120B-1ないし120B-16、120C-1ないし120C-16、120D-1ないし120D-16の一部分だけが示され、省略記号は、図2(後段で説明される)により詳細に示されるとおり、残りの受信する導波路を表す。さらに、限られたスペースのため、複数の送信する導波路150-1ないし150-16のうち、送信する導波路150-3、150-7、150-11、および150-15だけが、図1において参照符号を与えられる。同様に、示される複数の受信する導波路のうち、受信する導波路170C-2、170C-6、170C-10、および170C-14だけが、図1において参照符号を与えられ、複数のノード内信号線190-1ないし190-16のうち、ノード内信号線190-1、190-5、190-9、および190-13だけが、図1において参照符号を与えられる。それでも、図1に示される送信する導波路、受信する導波路、およびノード内信号線の省かれた参照符号は、接尾文字AないしDが、対応する光送信機チップ110Aないし110D、および光受信機チップ120Aないし120Dを参照するものと理解され、かつ接尾番号1ないし16が、対応するノード間導波路130-1ないし130-16を参照するものと理解されて、本開示の全体にわたって参照され得る。 For ease of illustration, of the internode waveguides 130-1 to 130-16, only the innermost internode waveguide 130-1 and the outermost signal line 130-16 are shown, with the abbreviations in the middle. , Represents internode waveguides 130-2 to 130-15. Similarly, except near the respective optical receiver chips 120A to 120D, the receiving waveguides 120A-1 to 120A-16, 120B-1 to 120B-16, 120C-1 to 120C-16, 120D-1 to 120D. Only a portion of -16 is shown and the ellipsis represents the rest of the receiving waveguide, as detailed in FIG. 2 (discussed below). Further, due to the limited space, of the plurality of transmitting waveguides 150-1 to 150-16, only the transmitting waveguides 150-3, 150-7, 150-11, and 150-15 are shown in FIG. Is given a reference code in. Similarly, of the plurality of receiving waveguides shown, only the receiving waveguides 170C-2, 170C-6, 170C-10, and 170C-14 are given reference numerals in FIG. 1 and within the plurality of nodes. Of the signaling lines 190-1 to 190-16, only the in-node signaling lines 190-1, 190-5, 190-9, and 190-13 are given reference numerals in FIG. Nevertheless, the transmit waveguide, the receive waveguide, and the omitted reference code of the signal line in the node shown in FIG. 1 have suffixes A to D corresponding to the optical transmitter chips 110A to 110D, and optical reception. It is understood that the machine chips 120A to 120D are referred to, and the suffixes 1 to 16 are understood to refer to the corresponding internode waveguides 130-1 to 130-16, and are referred to throughout the present disclosure. obtain.

光送信機チップ110Aは、複数の光送信機110-1、110-5、110-9、および110-13を含む。同様に、光送信機チップ110Bは、複数の光送信機110-2、110-6、110-10、および110-14を含み、光送信機チップ110Cは、複数の光送信機110-3、110-7、110-11、および110-15を含み、光送信機チップ110Dは、複数の光送信機110-4、110-8、110-12、および110-16を含むが、例示を容易にするため、光送信機110-1、110-5、110-9、および110-13だけが示される。この例において、接尾番号は、後段で説明されるとおり、送信する導波路によって光送信機が接続される、対応するノード間導波路を参照する。光送信機110-1ないし110-16のそれぞれは、例えば、光送信機チップ110Aないし110Dのそれぞれが、それぞれに含まれる光送信機として、垂直共振器面発光レーザ(VCSEL:vertical-cavity surface-emitting laser)を含むVCSELアレイを含み得るように、VCSELであってよい。光送信機チップ110Aないし110Dのそれぞれにおける複数の光送信機によって発せられる光信号は、同一の波長で発せられてよい。例えば、光送信機110-1ないし110-16のすべてによって発せられる光信号のすべてが、同一の波長で発せられてよい。このため、複数の光送信機110-1ないし110-16は、同一の波長で光信号を発する2つ以上の光送信機(例えば、光送信機110-1ないし110-16)を含んでよい。光送信機チップ110Aないし110Dは、基板、例えば、プリント回路基板の上に実装された半導体チップであってよい。このようにして、基板上に実装された複数の半導体チップが、光送信機チップ(例えば、光送信機チップ110Aおよび110B)を含んでよく、光送信機チップのそれぞれは、1つまたは複数の光送信機(例えば、光送信機チップ110Aの光送信機110-1、光送信機チップ110Bの光送信機110-2)を含み、光送信機チップは、1つまたは複数の光送信機が第1の波長で光信号を発する第1の光送信機チップ(例えば、光送信機チップ110A)と、1つまたは複数の光送信機が第1の波長で光信号を発する第2の光送信機チップ(例えば、光送信機チップ110B)とを含んでよい。 The optical transmitter chip 110A includes a plurality of optical transmitters 110-1, 110-5, 110-9, and 110-13. Similarly, the optical transmitter chip 110B includes a plurality of optical transmitters 110-2, 110-6, 110-10, and 110-14, and the optical transmitter chip 110C includes a plurality of optical transmitters 110-3. Containing 110-7, 110-11, and 110-15, the optical transmitter chip 110D includes a plurality of optical transmitters 110-4, 110-8, 110-12, and 110-16, but is easy to illustrate. Only the optical transmitters 110-1, 110-5, 110-9, and 110-13 are shown. In this example, the suffix refers to the corresponding internode waveguide to which the optical transmitter is connected by the transmitting waveguide, as described below. Each of the optical transmitters 110-1 to 110-16, for example, each of the optical transmitter chips 110A to 110D has a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) as an optical transmitter included in the optical transmitter chips 110A to 110D. It may be a VCSEL so that it may include a VCSEL array containing an emitting laser). The optical signals emitted by the plurality of optical transmitters in each of the optical transmitter chips 110A to 110D may be emitted at the same wavelength. For example, all of the optical signals emitted by all of the optical transmitters 110-1 to 110-16 may be emitted at the same wavelength. Therefore, the plurality of optical transmitters 110-1 to 110-16 may include two or more optical transmitters (for example, optical transmitters 110-1 to 110-16) that emit optical signals at the same wavelength. .. The optical transmitter chips 110A to 110D may be a semiconductor chip mounted on a substrate, for example, a printed circuit board. In this way, the plurality of semiconductor chips mounted on the substrate may include optical transmitter chips (eg, optical transmitter chips 110A and 110B), each of which is one or more. It includes an optical transmitter (for example, optical transmitter 110-1 of optical transmitter chip 110A, optical transmitter 110-2 of optical transmitter chip 110B), and the optical transmitter chip includes one or more optical transmitters. A first optical transmitter chip (eg, optical transmitter chip 110A) that emits an optical signal at the first wavelength and a second optical transmission in which one or more optical transmitters emit an optical signal at the first wavelength. It may include a machine chip (eg, an optical transmitter chip 110B).

複数の光送信機110-1ないし110-16は、差動ペアの光送信機のうちの一方が可変光信号を発する一方で、その差動ペアの光送信機のうちの他方が基準光信号を発する、差動ペアに分割されてよい。例えば、各光送信機チップ(例えば、光送信機チップ110A)の第1の光送信機と第2の光送信機(例えば、光送信機110-1および110-5)が、可変光信号および基準光信号をそれぞれ発する差動ペアであってよい。このようにして、光送信機チップ110Aないし110Dのそれぞれは、光送信機の1つまたは複数の差動ペアを含んでよい。同様に、各光送信機チップ(例えば、光送信機チップ110A)の第3の光送信機と第4の光送信機(例えば、光送信機110-9および110-13)が、可変光信号および基準光信号をそれぞれ発する差動ペアであってよい。このため、光送信機チップ110Aないし110Dのそれぞれは、光送信機の2つ以上の差動ペアを含んでよい。例として光送信機110-1と110-5の差動ペアのなかで、この差動ペアが、SigA1-RefA1の差動パワーに対応する信号値を送信することができるように、光送信機110-1が、「SigA1」の可変パワーを有する可変光信号を発してよく、光送信機110-5が、「RefA1」の一定のパワーを有する基準光信号を発してよい。代替として、差動ペアのなかで、光送信機110-1が、可変光信号、「SigA1_positive」を発してよく、光送信機110-5が、可変光信号、「SigA1_positive」の反転された信号である「SigA1_negative」を発してよい。この実装形態において、信号値は、1/2(SigA1_positive-SigA1_negative)によって計算され得る。本開示において説明されるとおり、これらの信号のうちの一方(正または負)が、「可変」として参照され得る一方で、他方は、「基準」として参照される。 In the plurality of optical transmitters 110-1 to 110-16, one of the optical transmitters of the differential pair emits a variable optical signal, while the other of the optical transmitters of the differential pair emits a reference optical signal. May be split into differential pairs that emit. For example, the first optical transmitter and the second optical transmitter (eg, optical transmitters 110-1 and 110-5) of each optical transmitter chip (eg, optical transmitter chip 110A) have variable optical signals and It may be a differential pair that emits each reference optical signal. In this way, each of the optical transmitter chips 110A to 110D may include one or more differential pairs of optical transmitters. Similarly, a third optical transmitter and a fourth optical transmitter (eg, optical transmitters 110-9 and 110-13) of each optical transmitter chip (eg, optical transmitter chip 110A) have variable optical signals. And may be a differential pair that emits a reference optical signal, respectively. For this reason, each of the optical transmitter chips 110A to 110D may include two or more differential pairs of optical transmitters. As an example, in the differential pair of optical transmitters 110-1 and 110-5, the optical transmitter can transmit the signal value corresponding to the differential power of SigA1-RefA1. 110-1 may emit a variable optical signal having a variable power of "Sigma1", and optical transmitter 110-5 may emit a reference optical signal having a constant power of "RefA1". Alternatively, in a differential pair, the optical transmitter 110-1 may emit a variable optical signal, "Sigma1_positive", and the optical transmitter 110-5 may emit a variable optical signal, "Sigma1_positive", an inverted signal. "SigA1_negate" may be emitted. In this embodiment, the signal value can be calculated by 1/2 (Sigma1_positive-Sigma1_negate). As described in the present disclosure, one of these signals (positive or negative) can be referred to as "variable" while the other is referred to as "reference".

光受信機チップ120Aは、複数の光受信機120-1、120-5、120-9、および120-13を含む。同様に、光受信機チップ120Bは、複数の光受信機120-2、120-6、120-10、および120-14を含み、光受信機チップ120Cは、複数の光受信機120-3、120-7、120-11、および120-15を含み、光受信機チップ120Dは、複数の光受信機120-4、120-8、120-12、および120-16を含むが、例示を容易にするため、光受信機120-1、120-5、120-9、および120-13だけが示される。この例において、接尾番号は、後段で説明されるとおり、受信する導波路によって光受信機が接続される、対応するノード間導波路を参照する。(より詳細には、後段でより詳細に説明されるとおり、光受信機のそれぞれが、複数の受信する導波路によって複数のノード間導波路に接続されながら、ノード内信号線によって光送信機に接続されてよい。光受信機の接尾番号は、接続された光送信機の接尾番号と合致するように恣意的な規約によって選択されており、このことは、受信する導波路によって光受信機が接続されないノード間導波路に対応する接尾番号をもたらす。)光受信機120-1ないし120-16のそれぞれは、例えば、光受信機チップ120Aないし120Dのそれぞれが、それぞれに含まれる光受信機として、フォトダイオードを含むフォトダイオード・アレイを含み得るように、フォトダイオードであってよい。光受信機チップ120Aないし120Dは、基板、例えば、プリント回路基板の上に実装された半導体チップであってよい。基板は、光送信機チップ110Aないし110Dが実装されるのと同一の基板であってよい。このようにして、基板上に実装された複数の半導体チップが、光受信機チップ(例えば、光受信機チップ120Aおよび120B)を含んでよく、光受信機チップのそれぞれは、1つまたは複数の光受信機(例えば、光受信機チップ120Aの光受信機120-1、光受信機チップ120Bの光受信機120-2)を含む。より一般的には、基板上に実装された半導体チップのそれぞれが、光送信機のうちの少なくとも1つ(例えば、光送信機110-1)、または光受信機のうちの少なくとも1つ(例えば、光受信機120-1)を含んでよい。 The optical receiver chip 120A includes a plurality of optical receivers 120-1, 120-5, 120-9, and 120-13. Similarly, the optical receiver chip 120B includes a plurality of optical receivers 120-2, 120-6, 120-10, and 120-14, and the optical receiver chip 120C includes a plurality of optical receivers 120-3. 120-7, 120-11, and 120-15 are included, and the optical receiver chip 120D includes a plurality of optical receivers 120-4, 120-8, 120-12, and 120-16, but is easy to illustrate. Only optical receivers 120-1, 120-5, 120-9, and 120-13 are shown. In this example, the suffix refers to the corresponding internode waveguide to which the optical receiver is connected by the receiving waveguide, as described below. (More specifically, as described in more detail later, each optical receiver is connected to a multi-node waveguide by a plurality of receiving waveguides while being connected to the optical transmitter by an in-node signal line. The tailing number of the optical receiver may be connected. The tailing number of the optical receiver is selected by arbitrary convention to match the tailing number of the connected optical transmitter, which means that the receiving waveguide allows the optical receiver to be connected. Each of the optical receivers 120-1 to 120-16, for example, each of the optical receiver chips 120A to 120D is included as an optical receiver, respectively. It may be a photodiode so that it may include a photodiode array that includes a photodiode. The optical receiver chips 120A to 120D may be a semiconductor chip mounted on a substrate, for example, a printed circuit board. The substrate may be the same substrate on which the optical transmitter chips 110A to 110D are mounted. In this way, the plurality of semiconductor chips mounted on the substrate may include optical receiver chips (for example, optical receiver chips 120A and 120B), and each of the optical receiver chips may be one or more. It includes an optical receiver (for example, optical receiver 120-1 of optical receiver chip 120A, optical receiver 120-2 of optical receiver chip 120B). More generally, each of the semiconductor chips mounted on the substrate is at least one of the optical transmitters (eg, optical transmitter 110-1) or at least one of the optical receivers (eg, optical receiver 110-1). , Optical receiver 120-1) may be included.

複数のノード間導波路130-1ないし130-16は、基板、例えば、プリント回路基板の上に形成され、基板の単一の層においてポリマで作られてよい。(基板「上」は、基板の上層における形成に限定されず、基板内の形成を含むことに留意されたい。)複数のノード間導波路130-1ないし130-16は、光送信機チップ110Aないし110Dまたは光受信機チップ120Aないし120D、あるいはその両方が実装されるのと同一の基板上に形成されてよい。複数のノード間導波路130-1ないし130-16は、ファインピッチで配置されてよく、かつクラッドを共有してよい。複数のノード間導波路130-1ないし130-16は、同心のループ、例えば、円、楕円、長円、丸みを帯びた正方形もしくは長方形、丸みを帯びた五角形、または他の任意の丸みを帯びた多角形、あるいは同心のループとして配置され得る他の形状として配置されてよい。複数の光送信機110-1ないし110-16が、同一の波長で光信号を発する2つ以上の光送信機を含む事例において、複数のノード間導波路130-1ないし130-16は、2つ以上の光送信機のそれぞれに専用のノード間導波路を含んでよい。すなわち、ノード間導波路は、ノード間導波路が、それらが専用である光送信機から発せられた光信号しか伝播しないという意味において光送信機に専用であってよい。複数のノード間導波路130-1ないし130-16は、それぞれ、複数の光送信機110-1ないし110-16に専用であってよい。 Multiple node-to-node waveguides 130-1 to 130-16 may be formed on a substrate, eg, a printed circuit board, and polymerized in a single layer of the substrate. (It should be noted that the substrate "above" is not limited to the formation in the upper layer of the substrate, but includes the formation in the substrate.) The plurality of internode waveguides 130-1 to 130-16 are optical transmitter chips 110A. Or 110D and / or optical receiver chips 120A-120D may be formed on the same substrate on which they are mounted. The plurality of internode waveguides 130-1 to 130-16 may be arranged at a fine pitch and may share a cladding. The internode waveguides 130-1 to 130-16 are concentric loops, such as circles, ellipses, oval, rounded squares or rectangles, rounded pentagons, or any other rounded. It may be arranged as a polygon or any other shape that may be arranged as a concentric loop. In the case where a plurality of optical transmitters 110-1 to 110-16 include two or more optical transmitters that emit optical signals at the same wavelength, the plurality of internode waveguides 130-1 to 130-16 are 2 Each of one or more optical transmitters may include a dedicated internode waveguide. That is, the internode waveguides may be dedicated to the optical transmitter in the sense that the internode waveguides propagate only the optical signals emitted from the optical transmitters they are dedicated to. The plurality of internode waveguides 130-1 to 130-16 may be dedicated to the plurality of optical transmitters 110-1 to 110-16, respectively.

複数の送信する導波路150-1ないし150-16は、交差する導波路のうちの一方の導波路のコアが他方の導波路のコアもしくはクラッドを通過して、送信する導波路150-1ないし150-16のうちの少なくとも1つがノード間導波路130-1ないし130-16のうちの少なくとも1つと交差するように基板、例えば、プリント回路基板の上に形成される。複数の送信する導波路150-1ないし150-16は、ノード間導波路130-1ないし130-16が形成されるのと同一の基板上、または光送信機チップ110Aないし110Dまたは光受信機チップ120Aないし120D、あるいはその両方が実装されるのと同一の基板上、あるいはその両方の基板上に形成されてよい。送信する導波路150-1ないし150-16、およびノード間導波路130-1ないし130-16は、基板の単一の層においてポリマで作られてよい。各送信する導波路150-1ないし150-16は、複数の光送信機110-1ないし110-16のうちの光送信機に光学的に接続されてよく、かつ光送信機から発せられた光信号を受信するように、かつ受信された光信号を、複数のノード間導波路130-1ないし130-16のうちのノード間導波路に送信するように構成される。図1の例において、ノード間導波路130-1ないし130-16のいずれとも交差しない送信する導波路150-1(参照符号が省かれており、図2を参照されたい)は、光送信機110-1に光学的に接続され(導波路150-1の位置付けによって概略で示されるとおり)、かつ光送信機110-1から発せられた光信号を受信するように、かつ受信された光信号をノード間導波路130-1に送信するように構成される。同様に、送信する導波路150-5(参照符号が省かれており、図2を参照されたい)は、光送信機110-5に光学的に接続され、かつ光送信機110-5から発せられた光信号を受信するように、かつ受信された光信号をノード間導波路130-5に送信するように構成される。しかし、送信する導波路150-1とは異なり、送信する導波路150-5は、ノード間導波路130-1ないし130-16のうちの少なくとも1つ、すなわち、ノード間導波路130-1ないし130-4と交差する。送信する導波路150-5およびノード間導波路130-1ないし130-4の光学特性(サイズ、屈折率分布、その他)のお陰で、送信する導波路150-5は、ノード間導波路130-5に向かう途中でノード間導波路130-1ないし130-4の各導波路のコアもしくはクラッドを通過してよい。代替として、ノード間導波路130-1ないし130-4の各導波路のコアは、送信する導波路150-5のコアもしくはクラッドを通過してよい。交差する導波路の間の光信号のクロストーク(例えば、一方の導波路からの光信号の部分が他方の導波路における光信号と組み合わさること)を低減すべく、交差ポイントにおける交差する導波路の間の角度は、90度に近くてよく、または実質的に90度であってよい。さらに、何らかの専用の屈折率分布スキームが、損失を減少させるべく適用され得る。(例えば、米国特許出願公開第2013/0101256号明細書("Design for reducing loss at intersection in optical waveguides")を参照されたい。)送信する導波路150-1および150-5が、それぞれの光送信機110-1および110-5から発せられた光信号を受信するように、かつ受信された光信号をそれぞれのノード間導波路130-1および130-5に送信するように接続され、かつ構成されるのと同様に、複数の送信する導波路150-1ないし150-16は、接尾番号-1ないし-16が、対応する光送信機110-1ないし110-16、およびノード間導波路130-1ないし130-16を参照するものと理解されて、それぞれの光送信機110-1ないし110-16から発せられた光信号を受信するように、かつ受信された光信号をノード間導波路130-1ないし130-16に送信するように光学的に接続され、かつ構成されてよい。 In the plurality of transmitted waveguides 150-1 to 150-16, the core of one of the intersecting waveguides passes through the core or cladding of the other waveguide, and the waveguides 150-1 to 150-16 are transmitted. At least one of 150-16 is formed on a substrate, eg, a printed circuit board, so as to intersect at least one of the internode waveguides 130-1 to 130-16. The plurality of transmitting waveguides 150-1 to 150-16 are on the same substrate on which the inter-node waveguides 130-1 to 130-16 are formed, or the optical transmitter chips 110A to 110D or the optical receiver chip. It may be formed on the same substrate on which 120A and / or 120D are mounted, or both. The transmit waveguides 150-1 to 150-16 and the internode waveguides 130-1 to 130-16 may be made of polymer in a single layer of substrate. Each of the waveguides 150-1 to 150-16 to be transmitted may be optically connected to an optical transmitter among a plurality of optical transmitters 110-1 to 110-16, and the light emitted from the optical transmitter may be connected to the optical transmitter. The signal is received, and the received optical signal is configured to be transmitted to the internode waveguide among a plurality of internode waveguides 130-1 to 130-16. In the example of FIG. 1, the transmitting waveguide 150-1 that does not intersect with any of the internode waveguides 130-1 to 130-16 (the reference code is omitted, see FIG. 2) is an optical transmitter. Optical signal optically connected to 110-1 (as outlined by the positioning of waveguide 150-1) and to receive the optical signal emitted from the optical transmitter 110-1. Is configured to be transmitted to the internode waveguide 130-1. Similarly, the waveguide 150-5 to be transmitted (the reference code is omitted, see FIG. 2) is optically connected to the optical transmitter 110-5 and is emitted from the optical transmitter 110-5. It is configured to receive the received optical signal and to transmit the received optical signal to the internode waveguide 130-5. However, unlike the transmitting waveguide 150-1, the transmitting waveguide 150-5 is at least one of the inter-node waveguides 130-1 to 130-16, that is, the inter-node waveguides 130-1 to 130-1. Cross 130-4. Thanks to the optical characteristics (size, refractive index distribution, etc.) of the transmitting waveguide 150-5 and the inter-node waveguides 130-1 to 130-4, the transmitting waveguide 150-5 is the inter-node waveguide 130-. On the way to 5, it may pass through the core or cladding of each of the internode waveguides 130-1 to 130-4. Alternatively, the core of each of the internode waveguides 130-1 to 130-4 may pass through the core or cladding of the transmitting waveguide 150-5. Intersecting waveguides at intersections to reduce crosstalk of optical signals between intersecting waveguides (eg, a portion of the optical signal from one waveguide is combined with an optical signal in the other waveguide). The angle between may be close to 90 degrees or may be substantially 90 degrees. In addition, some dedicated index of refraction distribution scheme may be applied to reduce the loss. (See, for example, US Patent Application Publication No. 2013/0101256 ("Design for reducing loss at intersection in optical waveguides".)) The waveguides 150-1 and 150-5 to be transmitted are optical transmissions, respectively. Connected and configured to receive the optical signals emitted from the machines 110-1 and 110-5 and to transmit the received optical signals to the internode waveguides 130-1 and 130-5, respectively. Similarly, the plurality of transmitting waveguides 150-1 to 150-16 have suffixes -1 to -16 corresponding to the corresponding optical transmitters 110-1 to 110-16, and the internode waveguide 130. It is understood to refer to -1 to 130-16, so as to receive the optical signal emitted from the respective optical transmitters 110-1 to 110-16, and to receive the received optical signal through the internode waveguide. It may be optically connected and configured to transmit to 130-1 to 130-16.

複数のミラー140Aないし140D(送信機からのミラー)は、基板、例えば、プリント回路基板の上に形成され、各ミラー140Aないし140Dは、光送信機110-1ないし110-16から発せられた光信号がノード間導波路130-1ないし130-16に伝送されるように、複数の送信する導波路150-1ないし150-16のうちの送信する導波路上で伝播する光信号を、複数のノード間導波路130-1ないし130-16のうちのノード間導波路上に反射するように構成される。例えば、ミラー140Aは、送信する導波路150-1、150-5、150-9、および150-13の上で伝播する光信号を、それぞれ、ノード間導波路130-1、130-5、130-9、および130-13の上に反射してよい。同様に、ミラー140Bは、送信する導波路150-2、150-6、150-10、および150-14の上で伝播する光信号を、それぞれ、ノード間導波路130-2、130-6、130-10、および130-14の上に反射してよく、ミラー140Cは、送信する導波路150-3、150-7、150-11、および150-15の上で伝播する光信号を、それぞれ、ノード間導波路130-3、130-7、130-11、および130-15の上に反射してよく、ミラー140Dは、送信する導波路150-4、150-8、150-12、および150-16の上で伝播する光信号を、それぞれ、ノード間導波路130-4、130-8、130-12、および130-16の上に反射してよい。本開示全体にわたって使用される、「ミラー」という術語は、ミラー・アレイとして配置された複数のミラー要素を参照し得る。例えば、ミラー140Aは、導波路150-1、150-5、150-9、および150-13のそれぞれ、またはこれらのうちの複数の上を伝播する光信号を別々に反射する複数のミラー要素を含んでよい。同様に、ミラー140Bは、導波路150-2、150-6、150-10、および150-14のそれぞれ、またはこれらのうちの複数の上を伝播する光信号を別々に反射する複数のミラー要素を含んでよい。また、「ミラー」という術語は、ミラー・アレイの単一のミラー要素を参照してもよい。複数のミラー140Aないし140Dは、ノード間導波路130-1ないし130-16が形成されるのと同一の基板、または光送信機チップ110Aないし110Dまたは光受信機チップ120Aないし120D、あるいはその両方が実装されるのと同一の基板上に形成されてよい。複数のミラー140Aないし140Dは、送信する導波路150-1ないし150-16に面する側に入射する光に関して実質的に1の反射係数を有してよい一方で、反対側に入射する光に関して実質的に0の反射係数を有する。このようにして、ミラー140Aないし140Dは、ノード間導波路130-1ないし130-16上で既に伝播する光信号が通過することを許しながら、送信する導波路150-1ないし150-16によって送信される光信号をノード間導波路130-1ないし130-16上に反射してよい。このことは、複数のミラー140Aないし140Dがミラー要素のアレイではなく、ノード間導波路130-1ないし130-16のすべてと交差する単純なミラーである事例において特に有用であり得る。ミラー140Aないし140Dがノード間導波路130-1ないし130-16のすべてと交差する、またはノード間導波路130-1ないし130-16のすべてに関するミラー要素を含む事例において、送信する導波路に面する側に入射する光に関する反射係数は、実質的に0、実質的に1、または送信する導波路が接続されていないノード間導波路に関して任意の恣意的な数値であってよい。 A plurality of mirrors 140A to 140D (mirrors from the transmitter) are formed on a substrate, for example, a printed circuit board, and each of the mirrors 140A to 140D is light emitted from optical transmitters 110-1 to 110-16. A plurality of optical signals propagating on the transmitting waveguide among the plurality of transmitting waveguides 150-1 to 150-16 so that the signal is transmitted to the inter-node waveguides 130-1 to 130-16. It is configured to reflect on the inter-node waveguide of the inter-node waveguides 130-1 to 130-16. For example, the mirror 140A transmits optical signals propagating on the transmitted waveguides 150-1, 150-5, 150-9, and 150-13, respectively, through the internode waveguides 130-1, 130-5, 130, respectively. It may reflect on -9, and 130-13. Similarly, the mirror 140B transmits optical signals propagating on the transmitted waveguides 150-2, 150-6, 150-10, and 150-14, respectively, through the internode waveguides 130-2, 130-6, respectively. It may reflect over 130-10 and 130-14, and the mirror 140C transmits optical signals propagating over the transmitted waveguides 150-3, 150-7, 150-11, and 150-15, respectively. , Can be reflected over the internode waveguides 130-3, 130-7, 130-11, and 130-15, and the mirror 140D transmits waveguides 150-4, 150-8, 150-12, and. Optical signals propagating on 150-16 may be reflected on the internode waveguides 130-4, 130-8, 130-12, and 130-16, respectively. As used throughout this disclosure, the term "mirror" may refer to multiple mirror elements arranged as a mirror array. For example, the mirror 140A comprises a plurality of mirror elements that separately reflect optical signals propagating over each of the waveguides 150-1, 150-5, 150-9, and 150-13, or a plurality of these. May include. Similarly, the mirror 140B is a plurality of mirror elements that separately reflect optical signals propagating over each of the waveguides 150-2, 150-6, 150-10, and 150-14, or a plurality of these. May include. Also, the term "mirror" may refer to a single mirror element in a mirror array. The plurality of mirrors 140A to 140D may include the same substrate on which the internode waveguides 130-1 to 130-16 are formed, or optical transmitter chips 110A to 110D, optical receiver chips 120A to 120D, or both. It may be formed on the same substrate as it is mounted. The plurality of mirrors 140A to 140D may have a reflectance of substantially 1 with respect to light incident on the side facing the transmitting waveguides 150-1 to 150-16, while with respect to light incident on the opposite side. It has a reflection coefficient of substantially zero. In this way, the mirrors 140A to 140D are transmitted by the transmitting waveguides 150-1 to 150-16, allowing the optical signal already propagating on the internode waveguides 130-1 to 130-16 to pass through. The optical signal generated may be reflected on the internode waveguides 130-1 to 130-16. This may be particularly useful in cases where the plurality of mirrors 140A-140D are not an array of mirror elements but a simple mirror that intersects all of the internode waveguides 130-1 through 130-16. In the case where the mirrors 140A to 140D intersect all of the internode waveguides 130-1 to 130-16, or include mirror elements for all of the internode waveguides 130-1 to 130-16, the surface to the transmitting waveguide. The reflectance coefficient for light incident on the side may be substantially 0, substantially 1, or any arbitrary value for the internode waveguide to which the transmitting waveguide is not connected.

複数のミラー160Aないし160D(受信機に向かうミラー)は、基板、例えば、プリント回路基板の上に形成され、各ミラー160Aないし160Dは、反射された光信号をもたらすべく複数のノード間導波路130-1ないし130-16のうちのノード間導波路上で伝播する光信号をそれぞれが部分的に反射するように構成される。例えば、ミラー160Aは、ノード間導波路130-1ないし130-16のそれぞれの上で伝播する光信号を部分的に反射してよい。同様に、ミラー160Bないし160Dのそれぞれは、ノード間導波路130-1ないし130-16のそれぞれの上で伝播する光信号を部分的に反射してよい。複数のミラー160Aないし160Dは、ノード間導波路130-1ないし130-16が形成されるのと同一の基板上、または光送信機チップ110Aないし110Dまたは光受信機チップ120Aないし120D、あるいはその両方が実装されるのと同一の基板上、あるいはその両方の基板上に形成されてよい。 A plurality of mirrors 160A to 160D (mirrors toward the receiver) are formed on a substrate, for example, a printed circuit board, and each mirror 160A to 160D is a plurality of internode waveguides 130 to provide a reflected optical signal. Each of -1 to 130-16 is configured to partially reflect the optical signal propagating on the internode waveguide. For example, the mirror 160A may partially reflect an optical signal propagating on each of the internode waveguides 130-1 to 130-16. Similarly, each of the mirrors 160B to 160D may partially reflect the optical signal propagating on each of the internode waveguides 130-1 to 130-16. The plurality of mirrors 160A to 160D are on the same substrate on which the internode waveguides 130-1 to 130-16 are formed, or the optical transmitter chips 110A to 110D, the optical receiver chips 120A to 120D, or both. May be formed on the same substrate on which the is mounted, or on both substrates.

複数の受信する導波路170A-1ないし170A-16(この実施形態において170A-1、170A-5、170A-9、および170A-13が省かれる)、170B-1ないし170B-16(この実施形態において170B-2、170B-6、170B-10、および170B-14が省かれる)、170C-1ないし170C-16(この実施形態において170C-3、170C-7、170C-11、および170C-15が省かれる)、170D-1ないし170D-16(この実施形態において170D-4、170D-8、170D-12、および170D-16が省かれる)(以降、ひとまとめにして、受信する導波路170A-1ないし170D-16として参照される)は、交差する導波路のうちの一方の導波路のコアが他方の導波路のコアもしくはクラッドを通過して、受信する導波路170A-1ないし170D-16のうちの少なくとも1つがノード間導波路130-1ないし130-16のうちの少なくとも1つと交差するように基板、例えば、プリント回路基板の上に形成される。複数の受信する導波路170A-1ないし170D-16は、ノード間導波路130-1ないし130-16が形成されるのと同一の基板上、または光送信機チップ110Aないし110Dまたは光受信機チップ120Aないし120D、あるいはその両方が実装されるのと同一の基板上、あるいはその両方の基板上に形成されてよい。受信する導波路170A-1ないし170D-16、送信する導波路150-1ないし150-16、およびノード間導波路130-1ないし130-16は、基板の単一の層においてポリマで作られてよい。各受信する導波路170A-1ないし170D-16は、複数の光受信機120-1ないし120-16のうちの光受信機に光学的に接続されてよく、かつ複数のミラー160Aないし160Dのうちのミラーによってもたらされる反射された光信号を受信するように、かつ反射された光信号を光受信機に送信するように構成されてよい。図1に示される例において(図2も参照されたい)、受信する導波路170A-2(図1において参照符号が省かれる)は、光受信機120-1に光学的に接続され、かつミラー160Aによってもたらされる反射された光信号を受信するように、かつ反射された光信号を光受信機120-1に送信するように構成される。図2を参照して後段でより詳細に説明されるとおり、受信する導波路170A-2は、2つの結合器210を用いて受信する導波路170A-3および170A-4を介して光受信機120-1に光学的に接続されることに留意されたい。このようにして、受信する導波路170A-2、170A-3、および170A-4のそれぞれは、光受信機120-1に光学的に接続されると言われ得る。(同様に、受信する導波路170A-14、170A-15、および170A-16のそれぞれは、光受信機120-13に光学的に接続されると言われ得る。)受信する導波路170A-2は、ノード間導波路130-1ないし130-16のうちの少なくとも1つ、すなわち、ノード間導波路130-1と交差する。受信する導波路170A-2およびノード間導波路130-1の光学特性(サイズ、屈折率分布、その他)のお陰で、受信する導波路170A-2は、光受信機120-1に向かう途中でノード間導波路130-1のコアもしくはクラッドを通過してよい。代替として、ノード間導波路130-1のコアが、受信する導波路170A-2のコアもしくはクラッドを通過してよい。交差する導波路の間の光信号のクロストーク(例えば、一方の導波路からの光信号の部分が他方の導波路における光信号と組み合わさること)を低減すべく、交差ポイントにおける交差する導波路の間の角度は、90度に近くてよく、または実質的に90度であってよい。受信する導波路170A-2が、光受信機120-1に光学的に接続され、かつミラー160Aによってもたらされる反射された光信号を受信するように、かつ反射された光信号を光受信機120-1に送信するように構成されるのと同様に、複数の受信する導波路170A-1ないし170D-16は、光受信機120-1ないし120-16に光学的に接続されてよく、かつミラー160Aないし160Dによってもたらされる反射された光信号を受信するように、かつ反射された光信号を光受信機120-1ないし120-16に送信するように構成されてよい。図2を参照して後段でより詳細に説明されるとおり、受信する導波路170A-1ないし170D-16の参照符号は、接尾文字AないしDが、対応する光受信機チップ120Aないし120Dを参照し、かつ接尾番号1ないし16が、受信する導波路がそこから光信号を受信する、対応するノード間導波路130-1ないし130-16を参照するように定義される。 Multiple receiving waveguides 170A-1 to 170A-16 (170A-1, 170A-5, 170A-9, and 170A-13 are omitted in this embodiment), 170B-1 to 170B-16 (this embodiment). In 170B-2, 170B-6, 170B-10, and 170B-14 are omitted), 170C-1 to 170C-16 (170C-3, 170C-7, 170C-11, and 170C-15 in this embodiment). (Omitted), 170D-1 to 170D-16 (170D-4, 170D-8, 170D-12, and 170D-16 are omitted in this embodiment) (hereinafter collectively, the receiving waveguide 170A- 1 to 170D-16), where the core of one of the intersecting waveguides passes through the core or cladding of the other waveguide and receives the waveguides 170A-1 to 170D-16. At least one of them is formed on a substrate, eg, a printed circuit board, so as to intersect at least one of the internode waveguides 130-1 to 130-16. The plurality of receiving waveguides 170A-1 to 170D-16 are on the same substrate on which the internode waveguides 130-1 to 130-16 are formed, or the optical transmitter chips 110A to 110D or the optical receiver chips. It may be formed on the same substrate on which 120A and / or 120D are mounted, or both. The receiving waveguides 170A-1 to 170D-16, the transmitting waveguides 150-1 to 150-16, and the internode waveguides 130-1 to 130-16 are made of polymers in a single layer of substrate. good. Each receiving waveguide 170A-1 to 170D-16 may be optically connected to an optical receiver among a plurality of optical receivers 120-1 to 120-16, and may be optically connected to the optical receivers among the plurality of mirrors 160A to 160D. It may be configured to receive the reflected optical signal provided by the mirror and to transmit the reflected optical signal to the optical receiver. In the example shown in FIG. 1 (see also FIG. 2), the receiving waveguide 170A-2 (reference numeral omitted in FIG. 1) is optically connected to the optical receiver 120-1 and is a mirror. It is configured to receive the reflected optical signal provided by the 160A and to transmit the reflected optical signal to the optical receiver 120-1. As will be described in more detail later with reference to FIG. 2, the receiving waveguide 170A-2 is an optical receiver via the receiving waveguides 170A-3 and 170A-4 using the two couplers 210. Note that it is optically connected to 120-1. In this way, it can be said that each of the receiving waveguides 170A-2, 170A-3, and 170A-4 is optically connected to the optical receiver 120-1. (Similarly, it can be said that each of the receiving waveguides 170A-14, 170A-15, and 170A-16 is optically connected to the optical receiver 120-13.) The receiving waveguide 170A-2. Crosses at least one of the internode waveguides 130-1 to 130-16, i.e., the internode waveguide 130-1. Thanks to the optical characteristics (size, refractive index distribution, etc.) of the receiving waveguide 170A-2 and the internode waveguide 130-1, the receiving waveguide 170A-2 is on its way to the optical receiver 120-1. It may pass through the core or cladding of the internode waveguide 130-1. Alternatively, the core of the internode waveguide 130-1 may pass through the core or cladding of the receiving waveguide 170A-2. Intersecting waveguides at intersections to reduce crosstalk of optical signals between intersecting waveguides (eg, a portion of the optical signal from one waveguide is combined with an optical signal in the other waveguide). The angle between may be close to 90 degrees or may be substantially 90 degrees. The receiving waveguide 170A-2 is optically connected to the optical receiver 120-1 and receives the reflected optical signal brought about by the mirror 160A, and the reflected optical signal is received by the optical receiver 120. The plurality of receiving waveguides 170A-1 to 170D-16 may be optically connected to the optical receivers 120-1 to 120-16, as well as configured to transmit to -1. It may be configured to receive the reflected optical signal provided by the mirrors 160A to 160D and to transmit the reflected optical signal to the optical receivers 120-1 to 120-16. As will be described in more detail later with reference to FIG. 2, the reference numerals of the receiving waveguides 170A-1 to 170D-16 are such that the suffixes A to D refer to the corresponding optical receiver chips 120A to 120D. And the suffixes 1 to 16 are defined to refer to the corresponding internode waveguides 130-1 to 130-16, from which the receiving waveguide receives an optical signal.

複数のフィルタ180Aないし180Dは、基板、例えば、プリント回路基板の上に形成され、各フィルタ180Aないし180Dは、複数のミラー160Aないし160Dのうちのミラーによってもたらされる反射された光信号に、反射された光信号が、反射された光信号を受信する受信する導波路170A-1ないし170D-16によって光受信機120-1ないし120-16に送信される前に、重みを適用するように構成される。例えば、フィルタ180Aは、ミラー160Aによってもたらされる反射された光信号に、反射された光信号が、受信する導波路170A-2、170A-3、170A-4、170A-6、170A-7、170A-8、170A-10、170A-11、170A-12、170A-14、170A-15、および170A-16によって光受信機120-1、120-5、120-9、および120-13に送信される前に、重みを適用してよい。同様に、フィルタ180Bないし180Dのそれぞれは、それぞれ、ミラー180Bないし180Dによってもたらされる反射された光信号に、反射された光信号が、それぞれ、光受信機チップ120Bの光受信機120-2、120-6、120-10、120-14、光受信機チップ120Cの光受信機120-3、120-7、120-11、120-15、および光受信機チップ120Dの光受信機120-4、120-8、120-12、120-16に送信される前に、重みを適用してよい。複数のフィルタ180Aないし180Dは、ノード間導波路130-1ないし130-16が形成されるのと同一の基板上、または光送信機チップ110Aないし110Dまたは光受信機チップ120Aないし120D、あるいはその両方が実装されるのと同一の基板上、あるいはその両方の基板上に形成されてよい。複数のフィルタ180Aないし180Dのいずれか、またはすべては、中性密度フィルタであってよい。本開示の全体にわたって使用される、「フィルタ」という術語は、フィルタ・アレイとして配置された複数のフィルタ要素を参照し得る。例えば、フィルタ180Aは、受信する導波路170A-2、170A-3、170A-4、170A-6、170A-7、170A-8、170A-10、170A-11、170A-12、170A-14、170A-15、および170A-16のそれぞれの上で送信される光信号に別々の重みを適用する複数のフィルタを含んでよい。同様に、フィルタ180Bは、受信する導波路170B-1、170B-3、170B-4、170B-5、170B-7、170B-8、170B-9、170B-11、170B-12、170B-13、170B-15、および170B-16のそれぞれの上で送信される光信号に別々の重みを適用する複数のフィルタを含んでよい。 A plurality of filters 180A to 180D are formed on a substrate, for example, a printed circuit board, and each filter 180A to 180D is reflected by a reflected optical signal provided by a mirror among the plurality of mirrors 160A to 160D. The optical signal is configured to apply weights before being transmitted to the optical receivers 120-1 to 120-16 by the receiving waveguides 170A-1 to 170D-16 that receive the reflected optical signal. Ru. For example, in the filter 180A, the reflected optical signal received by the reflected optical signal provided by the mirror 160A receives the waveguides 170A-2, 170A-3, 170A-4, 170A-6, 170A-7, 170A. Transmitted to optical receivers 120-1, 120-5, 120-9, and 120-13 by -8, 170A-10, 170A-11, 170A-12, 170A-14, 170A-15, and 170A-16. You may apply weights before Similarly, each of the filters 180B to 180D has the reflected optical signal to the reflected optical signal brought about by the mirrors 180B to 180D, respectively, and the reflected optical signal is the optical receivers 120-2 and 120 of the optical receiver chip 120B, respectively. -6, 120-10, 120-14, optical receivers 120-3, 120-7, 120-11, 120-15 of optical receiver chip 120C, and optical receiver 120-4 of optical receiver chip 120D, Weights may be applied before being transmitted to 120-8, 120-12, 120-16. The plurality of filters 180A to 180D are on the same substrate on which the internode waveguides 130-1 to 130-16 are formed, and / or optical transmitter chips 110A to 110D and / or optical receiver chips 120A to 120D. May be formed on the same substrate on which the is mounted, or on both substrates. Any or all of the plurality of filters 180A to 180D may be neutral density filters. As used throughout this disclosure, the term "filter" may refer to a plurality of filter elements arranged as a filter array. For example, the filter 180A receives waveguides 170A-2, 170A-3, 170A-4, 170A-6, 170A-7, 170A-8, 170A-10, 170A-11, 170A-12, 170A-14, It may include a plurality of filters that apply different weights to the optical signals transmitted on each of the 170A-15 and 170A-16. Similarly, the filter 180B receives the waveguides 170B-1, 170B-3, 170B-4, 170B-5, 170B-7, 170B-8, 170B-9, 170B-11, 170B-12, 170B-13. , 170B-15, and 170B-16, respectively, may include a plurality of filters that apply different weights to the optical signals transmitted over them.

ノード内信号線190-1ないし190-16のそれぞれは、複数の光受信機120-1ないし120-16のうちの光受信機、および複数の光送信機110-1ないし110-16のうちの光送信機に接続され、かつ光受信機によって受信される光信号のパワーを表す電気信号を受信するように、かつ電気信号を光送信機に送信するように構成され、その結果、ニューロンの入力および出力を形成すべく光受信機と光送信機を接続する。例えば、ノード内信号線190-1は、光受信機120-1および光送信機110-1に接続されてよく、かつ光受信機120-1によって受信される光信号のパワーを表す電気信号を受信するように、かつ電気信号を光送信機110-1に送信するように構成されてよく、その結果、ニューロンの入力および出力を形成すべく光受信機120-1と光送信機110-1を接続する。(送信する導波路、受信する導波路、およびノード間導波路を含む様々な導波路は、このため、シナプスとして機能してよい。)このようにして、図1の特定の例において、同一の接尾文字を有する送信機チップ110と受信機チップ120の各セット(例えば、送信機チップ110Aと受信機チップ120A)は、光送信機110-1ないし110-16が差動ペアに分割されるかどうかに依存して、2つ、または4つのニューロンを備えてよい。差動ペアの事例において、例えば、送信機チップ110Aと受信機チップ120Aのセットは、可変光送信機110-1と、基準光送信機110-5と、光受信機120-1および120-5と、ノード内信号線190-1および190-5とを有する第1のニューロンを含んでよく、かつ可変光送信機110-9と、基準光送信機110-13と、光受信機120-9および120-13と、ノード内信号線190-19および190-13とを有する第2のニューロンを含んでよい。しかし、チップ・ペアにおけるニューロンの数は、任意の数であり得る。さらに、一部の実施形態において、光送信機と光受信機は、単一のチップに実装され得る。 Each of the signal lines 190-1 to 190-16 in the node is an optical receiver among a plurality of optical receivers 120-1 to 120-16, and a plurality of optical transmitters 110-1 to 110-16. It is configured to receive an electrical signal that is connected to the optical transmitter and represents the power of the optical signal received by the optical receiver, and is configured to transmit the electrical signal to the optical transmitter, resulting in the input of the neuron. And connect the optical receiver and the optical transmitter to form the output. For example, the signal line 190-1 in the node may be connected to the optical receiver 120-1 and the optical transmitter 110-1, and may represent an electric signal representing the power of the optical signal received by the optical receiver 120-1. It may be configured to receive and transmit electrical signals to the optical transmitter 110-1, resulting in the optical receiver 120-1 and the optical transmitter 110-1 to form the inputs and outputs of the neurons. To connect. (Various waveguides, including transmit waveguides, receive waveguides, and internode waveguides, may therefore act as synapses.) Thus, in the particular example of FIG. 1, they are identical. For each set of transmitter chip 110 and receiver chip 120 having a suffix (eg, transmitter chip 110A and receiver chip 120A), is the optical transmitter 110-1 to 110-16 divided into differential pairs? Depending on how it may have two or four neurons. In the case of a differential pair, for example, a set of transmitter chip 110A and receiver chip 120A includes a variable optical transmitter 110-1, a reference optical transmitter 110-5, and optical receivers 120-1 and 120-5. And a first neuron having intranode signal lines 190-1 and 190-5, and may include a variable optical transmitter 110-9, a reference optical transmitter 110-13, and an optical receiver 120-9. And 120-13 and a second neuron with intra-node signal lines 190-19 and 190-13. However, the number of neurons in a chip pair can be arbitrary. Moreover, in some embodiments, the optical transmitter and receiver may be mounted on a single chip.

図1の例において、光送信機チップ110Aないし110Dのそれぞれは、同一の数の光送信機(光送信機チップ110Aの場合、4つの光送信機110-1、110-5、110-9、および110-13)を含み、光受信機チップ120Aないし120Dのそれぞれは、同一の数の光受信機(光受信機チップ120Aの場合、4つの光送信機120-1、120-5、120-9、および120-13)を含む。さらに、光送信機チップ110Aないし110Dのそれぞれに含まれる光送信機の数(例えば、4つ)は、光受信機チップ120Aないし120Dのそれぞれに含まれる光受信機の数(例えば、4つ)と同一である。この事例において、送信する導波路を介して光送信機チップのそれぞれに接続されるノード間導波路130-1ないし130-16の数(例えば、送信する導波路150-1、150-5、150-9、および150-13を介して光送信機チップ110Aに接続されるノード間導波路130-1、130-5、130-9、および130-13、または送信する導波路150-2、150-6、150-10、および150-14を介して光送信機チップ110Bに接続されるノード間導波路130-2、130-6、130-10、および130-14のように4つ)は、光送信機チップのそれぞれに含まれる光送信機の数(例えば、4つ)、および光受信機チップのそれぞれに含まれる光受信機の数(例えば、4つ)と同一であってよい。 In the example of FIG. 1, each of the optical transmitter chips 110A to 110D has the same number of optical transmitters (in the case of the optical transmitter chip 110A, the four optical transmitters 110-1, 110-5, 110-9, And 110-13), each of the optical receiver chips 120A to 120D has the same number of optical receivers (in the case of the optical receiver chip 120A, four optical transmitters 120-1, 120-5, 120-). 9 and 120-13) are included. Further, the number of optical transmitters included in each of the optical transmitter chips 110A to 110D (for example, four) is the number of optical receivers included in each of the optical receiver chips 120A to 120D (for example, four). Is the same as. In this example, the number of internode waveguides 130-1 to 130-16 connected to each of the optical transmitter chips via the transmit waveguide (eg, transmit waveguide 150-1, 150-5, 150). Internode waveguides 130-1, 130-5, 130-9, and 130-13 connected to the optical transmitter chip 110A via -9, and 150-13, or waveguides 150-2, 150 to transmit. There are four internode waveguides 130-2, 130-6, 130-10, and 130-14 connected to the optical transmitter chip 110B via -6, 150-10, and 150-14). , The number of optical transmitters contained in each of the optical transmitter chips (eg, 4), and the number of optical receivers contained in each of the optical receiver chips (eg, 4) may be the same.

図2は、図1に示される導波路アーキテクチャの領域、すなわち、図1における破線の円で示される領域の例示的な図を示す。図2に示されるとおり、送信する導波路150-1、150-5、150-9、および150-13が、光送信機チップ110Aの光送信機110-1、110-5、110-9、および110-13からそれぞれ発せられた光信号を受信し、受信された光信号を、ミラー140Aを介して、それぞれ、ノード間導波路130-1、130-5、130-9、および130-13に送信する。その一方で、ノード間導波路130-2、130-3、130-4、130-6、130-7、130-8、130-10、130-11、130-12、130-14、130-15、および130-16上で伝播する光信号が、ミラー160Aによって反射され、反射された光信号が、光受信機チップ120Aの光受信機120-1、120-5、および120-9、120-13に送信されるべく受信する導波路170A-2、170A-3、170A-4、170A-6、170A-7、170A-8、170A-10、170A-11、170A-12、170A-14、170A-15、および170A-16によってそれぞれ受信される。ノード間導波路130-1、130-5、130-9、および130-13に対応する受信する導波路(例えば、受信する導波路170A-1、170-5、170-9、および170-13)は、ノード間導波路130-1、130-5、130-9、および130-13が、1つまたは複数のニューロンを形成すべく光受信機チップ120Aがチップ・ペアとして接続された光送信機チップ110Aから発せられた光信号を伝播させるため、この実施形態において省かれる。 FIG. 2 shows an exemplary diagram of the region of the waveguide architecture shown in FIG. 1, i.e., the region indicated by the dashed circle in FIG. As shown in FIG. 2, the transmitting waveguides 150-1, 150-5, 150-9, and 150-13 are optical transmitters 110-1, 110-5, 110-9, of the optical transmitter chip 110A. And 110-13 receive the optical signals emitted from each, and the received optical signals are passed through the mirror 140A through the internode waveguides 130-1, 130-5, 130-9, and 130-13, respectively. Send to. On the other hand, the internode waveguides 130-2, 130-3, 130-4, 130-6, 130-7, 130-8, 130-10, 130-11, 130-12, 130-14, 130- The optical signals propagating on 15 and 130-16 are reflected by the mirror 160A, and the reflected optical signals are the optical receivers 120-1, 120-5, and 120-9, 120 of the optical receiver chip 120A. Waveguides 170A-2, 170A-3, 170A-4, 170A-6, 170A-7, 170A-8, 170A-10, 170A-11, 170A-12, 170A-14 to be transmitted to -13. , 170A-15, and 170A-16, respectively. Receiving waveguides corresponding to internode waveguides 130-1, 130-5, 130-9, and 130-13 (eg, receiving waveguides 170A-1, 170-5, 170-9, and 170-13). ) Is an optical transmission in which the internode waveguides 130-1, 130-5, 130-9, and 130-13 are connected as a chip pair with optical receiver chips 120A to form one or more neurons. Since the optical signal emitted from the machine chip 110A is propagated, it is omitted in this embodiment.

実線として示されるノード間導波路は、光信号を伝える一方で、破線として示されるノード間導波路は、図2に示される部分において実質的に「空」である。後段で図3~図6に関して示され、説明されるミラー160Aないし160Dの反射係数のため、ミラー160Aは、ノード間導波路130-2、130-6、130-10、および130-14において伝播する残りの光信号を反射し、したがって、これらのノード間導波路を空にする(したがって、これらのノード間導波路は、ミラー160Aと交差した後、破線である)一方で、ミラー160Dによって空にされていて、既に空のノード間導波路130-1、130-5、130-9、および130-13は、ミラー140Aを介して送信する導波路150-1、150-5、150-9、および150-13から光信号を受信する(したがって、これらのノード間導波路は、ミラー140Aと交差した後、実線である)。 The internode waveguides shown as solid lines carry optical signals, while the internode waveguides shown as dashed lines are substantially "empty" in the portion shown in FIG. Due to the reflection coefficients of the mirrors 160A-160D shown and described later with respect to FIGS. 3-6, the mirror 160A propagates in the internode waveguides 130-2, 130-6, 130-10, and 130-14. Reflects the remaining optical signal and thus empties these internode waveguides (thus, these internode waveguides are dashed after crossing the mirror 160A) while being emptied by the mirror 160D. The already empty internode waveguides 130-1, 130-5, 130-9, and 130-13 are transmitted through the mirror 140A, and the waveguides 150-1, 150-5, 150-9 are transmitted. , And receive optical signals from 150-13 (thus, these internode waveguides are solid after crossing the mirror 140A).

図2にも示されるとおり、光ニューラル・コンポーネントは、基板上に形成された複数の結合器210をさらに含んでよく、各結合器は、複数の受信する導波路170A-1ないし170D-16のうちの受信する導波路の上で伝播する光信号に入力光信号を光学的に加算するように構成される。図2において、8つのそのような結合器210が示される(それらのうち3つに参照符号が与えられる)。例えば、図2に示される一番上の結合器210(受信する導波路170A-2および170A-3を接続する)は、第1の入口アームおよび出口アームによって第1の受信する導波路170A-3に接続されたY字形の導波路構造を有し、結合器210は、入力信号がY字形の導波路構造の第2の入口アームに入り、かつ第2の入口アームがY字形の導波路構造の第1の入口アームと出会う第1の受信する導波路170A-3上で伝播する光信号に加わるように、入力信号として、第2の受信する導波路170A-2上で伝播する光信号を受信するように構成される。Y字形の導波路構造210の第1の入口アームおよび出口アームは、物理的に第1の受信する導波路170A-3の長さ、例えば、Y字形の導波路構造を形成すべく第2の入口アームが第1の受信する導波路170A-3と出会うポイントの前と後の長さであってよい。同様に、Y字形の導波路構造の第2の入口アームは、物理的に第2の受信する導波路170A-2の長さである。このようにして、受信する導波路(例えば、受信する導波路170A-2)のそれぞれの上で伝播する光信号は、受信する導波路が接続された光受信機(例えば、120-1)に送信される間、複数の結合器のうちの結合器210を介して受信する導波路(例えば、受信する導波路170A-3)のうちの別の導波路上で伝播する光信号に光学的に加算されてよく、光学的加算は、複数の光フィルタのうちの光フィルタ(例えば、180A)によって重みが適用された後に行われる。 As also shown in FIG. 2, the optical neural component may further include a plurality of couplers 210 formed on the substrate, each coupler of a plurality of receiving waveguides 170A-1 to 170D-16. The input optical signal is optically added to the optical signal propagating on the received waveguide. In FIG. 2, eight such couplers 210 are shown (three of them are given reference numerals). For example, the topmost coupler 210 (connecting the receiving waveguides 170A-2 and 170A-3) shown in FIG. 2 is the first receiving waveguide 170A- by the first inlet and outlet arms. Having a Y-shaped waveguide structure connected to 3, the coupler 210 has an input signal entering the second inlet arm of the Y-shaped waveguide structure, and the second inlet arm is a Y-shaped waveguide structure. An optical signal propagating on a second receiving waveguide 170A-2 as an input signal to join the optical signal propagating on the first receiving waveguide 170A-3 that meets the first inlet arm of the structure. Is configured to receive. The first inlet and outlet arms of the Y-shaped waveguide structure 210 are physically the length of the first receiving waveguide 170A-3, eg, a second to form a Y-shaped waveguide structure. It may be the length before and after the point where the inlet arm meets the first receiving waveguide 170A-3. Similarly, the second inlet arm of the Y-shaped waveguide structure is physically the length of the second receiving waveguide 170A-2. In this way, the optical signal propagating on each of the receiving waveguides (eg, the receiving waveguide 170A-2) is sent to the optical receiver (eg, 120-1) to which the receiving waveguide is connected. Optically to an optical signal propagating on another waveguide of a waveguide (eg, a receiving waveguide 170A-3) received through the coupler 210 of the plurality of couplers while being transmitted. It may be added, and the optical addition is performed after the weight is applied by the optical filter (eg, 180A) of the plurality of optical filters.

図2に示されるその他7つの結合器210は、それらの結合器210が接続する受信する導波路に関して同一の機能を有してよい。このようにして、3つの受信する導波路170A-2、170A-3、および170A-4は、組み合わされて1つの受信する導波路170A-4にされてよく、3つの受信する導波路170A-6、170A-7、および170A-8は、組み合わされて1つの受信する導波路170A-8にされてよく、3つの受信する導波路170A-10、170A-11、および170A-12は、組み合わされて1つの受信する導波路170A-12にされてよく、3つの受信する導波路170A-14、170A-15、および170A-16は、組み合わされて1つの受信する導波路170A-16にされてよい。結合器210の構造に依存して、より少ない結合器210が使用されてよく、例えば、各結合器210が、3つの受信する導波路を組み合わせる単一の3対1のY字形の導波路構造として形成される。同様の結合器210が、受信する導波路170A-1ないし170D-16のすべてに関して提供されてよい。例えば、各光受信機チップ120Aないし120Dに関連付けられた受信する導波路が、光受信機チップ120Aに関して図2に示されるとおり8つの結合器によって接続される場合、図1に示されるアーキテクチャは、32のそのような結合器210を有してよい。 The other seven couplers 210 shown in FIG. 2 may have the same function with respect to the receiving waveguide to which they are connected. In this way, the three receiving waveguides 170A-2, 170A-3, and 170A-4 may be combined into one receiving waveguide 170A-4, and the three receiving waveguides 170A-. 6, 170A-7, and 170A-8 may be combined into one receiving waveguide 170A-8, and three receiving waveguides 170A-10, 170A-11, and 170A-12 may be combined. The three receiving waveguides 170A-14, 170A-15, and 170A-16 may be combined into one receiving waveguide 170A-16. It's okay. Depending on the structure of the combiner 210, fewer couplers 210 may be used, for example, a single 3: 1 Y-shaped waveguide structure in which each combiner 210 combines three receiving waveguides. Formed as. A similar coupler 210 may be provided for all of the receiving waveguides 170A-1 to 170D-16. For example, if the receiving waveguides associated with each optical receiver chip 120A-120D are connected by eight couplers for the optical receiver chip 120A as shown in FIG. 2, the architecture shown in FIG. 1 is: You may have 32 such conjugates 210.

図3は、ミラー160Aの反射係数を含む図1に示される導波路アーキテクチャの例示的な図を示す。図4は、ミラー160Bの反射係数を含む図1に示される導波路アーキテクチャの例示的な図を示す。図5は、ミラー160Cの反射係数を含む図1に示される導波路アーキテクチャの例示的な図を示す。図6は、ミラー160Dの反射係数を含む図1に示される導波路アーキテクチャの例示的な図を示す。限られたスペースのため、および簡単にするため、光送信機チップ110Aないし110D、光受信機チップ120Aないし120D、ノード間導波路130-1ないし130-16(省略記号によって部分的に表される)、およびミラー160Aないし160Dだけに、図3~6において参照符号が与えられる。図1および図2に関して前述されるとおり、ノード間導波路130-1ないし130-16のそれぞれは、光送信機から発せられた光信号を伝播するように対応する単一の光送信機110-1ないし110-16に専用である。図3~図6の例において、ミラー160Aないし160Dは、各チップ・ペア(光受信機チップと光送信機チップの各ペア)の光受信機チップ120Aないし120Dが、その他のチップ・ペアの光送信機チップによって発せられた光信号のすべてを受信するように構成される。例えば、ミラー160Aは、光受信機チップ120Aが、光送信機チップ120B、120C、および120Dによって発せられた光信号のすべてを受信するように構成される。特に、前述したとおり、「ミラー」という術語は、ミラー・アレイとして配置された複数のミラー要素を参照し得る。このため、ミラー160Aないし160Dのそれぞれは、ノード間導波路130-1ないし130-16のそれぞれ、またはこれらのうちの複数の上を伝播する光信号を別々に反射する複数のミラー要素を含んでよい。図3~図6に示される導波路アーキテクチャに関して、ノード間導波路130-1ないし130-16上を伝播する光信号は、反時計回りに伝わっている。このため、光送信機チップ110Dによって発せられた光信号が、光受信機チップ120Aに向けて反射されるべくミラー160Aに到達したとき、光信号は、光受信機チップ120Bおよび120Cに向けて反射されるべくミラー160Bおよび160Cにまだ着信しておらず、したがって、ミラー160Aを透過して伝わることを許されなければならない。光送信機チップ110Cによって発せられた光信号が、光受信機120Aに到達したとき、光信号は、ミラー160Bにまだ着信しておらず、したがって、ミラー160Aを透過して伝わることを許されなければならない。光送信機チップ110Cによって発せられた光信号が、光受信機120Aに到達したとき、光信号は、さらに進む必要はない(光信号が、光送信機チップ110Cと同一のチップ・ペアの光受信機チップ110Cによって受信される必要がない事例において)。 FIG. 3 shows an exemplary diagram of the waveguide architecture shown in FIG. 1, which includes the reflectance coefficient of the mirror 160A. FIG. 4 shows an exemplary diagram of the waveguide architecture shown in FIG. 1, including the reflectance coefficient of the mirror 160B. FIG. 5 shows an exemplary diagram of the waveguide architecture shown in FIG. 1, including the reflectance coefficient of the mirror 160C. FIG. 6 shows an exemplary diagram of the waveguide architecture shown in FIG. 1, which includes the reflectance coefficient of the mirror 160D. Optical transmitter chips 110A to 110D, optical receiver chips 120A to 120D, internode waveguides 130-1 to 130-16 (partially represented by abbreviations) for limited space and for simplicity. ), And only the mirrors 160A to 160D are given reference numerals in FIGS. 3-6. As described above with respect to FIGS. 1 and 2, each of the internode waveguides 130-1 to 130-16 corresponds to a single optical transmitter 110- corresponding to propagate an optical signal emitted from the optical transmitter. Dedicated to 1 to 110-16. In the examples of FIGS. 3 to 6, in the mirrors 160A to 160D, the optical receiver chips 120A to 120D of each chip pair (each pair of the optical receiver chip and the optical transmitter chip) are the light of the other chip pair. It is configured to receive all of the optical signals emitted by the transmitter chip. For example, the mirror 160A is configured such that the optical receiver chip 120A receives all of the optical signals emitted by the optical transmitter chips 120B, 120C, and 120D. In particular, as mentioned above, the term "mirror" may refer to a plurality of mirror elements arranged as a mirror array. For this reason, each of the mirrors 160A to 160D includes a plurality of mirror elements that separately reflect optical signals propagating over each of the internode waveguides 130-1 to 130-16, or a plurality of these. good. With respect to the waveguide architecture shown in FIGS. 3-6, the optical signal propagating on the internode waveguides 130-1 to 130-16 is transmitted counterclockwise. Therefore, when the optical signal emitted by the optical transmitter chip 110D reaches the mirror 160A to be reflected toward the optical receiver chip 120A, the optical signal is reflected toward the optical receiver chips 120B and 120C. As much as possible, the mirrors 160B and 160C have not yet arrived and should therefore be allowed to propagate through the mirror 160A. When the optical signal emitted by the optical transmitter chip 110C reaches the optical receiver 120A, the optical signal has not yet arrived at the mirror 160B and is therefore not allowed to propagate through the mirror 160A. Must be. When the optical signal emitted by the optical transmitter chip 110C reaches the optical receiver 120A, the optical signal does not need to proceed further (the optical signal receives optical reception of the same chip pair as the optical transmitter chip 110C). In cases where it does not need to be received by the machine chip 110C).

これらの原理に基づいて、ミラー160Aないし160Dは、図3~図6に示されるとおり構成されてよい。図3を代表的な例として使用して、ミラー160Aに関する反射係数が、ノード間導波路130-1ないし130-16のそれぞれに関して示される。表の左側の列にあるのは、ノード間導波路130-1ないし130-16をそれぞれ参照する番号1ないし16である。表の右側の列にあるのは、反射係数である。示されるとおり、ノード間導波路130-4、130-8、130-12、および130-16に関するミラー160Aの反射係数は、約0.33、つまり1/3であり、光送信機チップ110Dから発せられた光信号が、依然として、2つの光受信機チップ120Bおよび120Cによって受信されることを許し、ノード間導波路130-3、130-7、130-11、および130-15に関するミラー160Aの反射係数は、約0.5であり、光送信機チップ110Cから発せられた光信号の残りの2/3の1/2が、依然として、1つの光受信機チップ120Bによって受信されることを許し(最初の1/3は、ミラー160Dによって反射されている)、ノード間導波路130-2、130-6、130-10、および130-14に関するミラー160Aの反射係数は、約1であり、例えば、光送信機チップ110Cから発せられた光信号の残り(最初の2/3が、ミラー160Cおよび160Dによって反射された後)である。ノード間導波路130-1、130-5、130-9、および130-13に関するミラー160Aの反射係数に関しては、その反射係数が一部の実施形態において0であってよく、ミラー160Aによる、光送信機チップ110Aから発せられた残りの光信号の反射をまったく許さないため、またはその反射係数は、ミラー160B、160C、および160Dによって反射された後、そのような光信号がノード間導波路130-1、130-5、130-9、および130-13にまったく残らないという想定の下で任意の恣意的な値であってよいため、図3において0として示される。ミラー160B、160C、および160Dは、図4、図5、および図6に示されるとおり、対応するように構成されてよい。このため、ノード内信号線190-1ないし190-16を介して光送信機110-1ないし110-16に接続された光受信機120-1ないし120-16のそれぞれに関して、複数のミラー160Aないし160Dは、反射された光信号が光受信機に送信され、かつ反射係数が、光送信機によって発せられた光信号に関して実質的に0であるミラーを含む。ミラー(例えば、ミラー160A)が、ミラー・アレイを参照する事例において、特定の光送信機によって発せられた光信号に関して(例えば、特定のノード間導波路上の光信号に関して)実質的に0の反射係数を有することは、ミラー・アレイにおけるその位置においてミラー要素をまったく有さないこと、または透明な表面を含め、その位置において任意の無反射表面を有することを参照してよいことに留意されたい。約0.33、0.5、および1の反射係数で、各光送信機からの各光信号は、実質的に反射され、かつ実質的に同一のパワー(導波路を通る光損失を考慮せずにこの実施形態において送信される光信号の1/3)を有する複数の光信号に分割されてよく、各分割された光信号は、対応する受信する導波路を通って伝播され得る。 Based on these principles, the mirrors 160A to 160D may be configured as shown in FIGS. 3-6. Using FIG. 3 as a representative example, the reflectance coefficients for the mirror 160A are shown for each of the internode waveguides 130-1 to 130-16. In the left column of the table are numbers 1 to 16 referencing the internode waveguides 130-1 to 130-16, respectively. In the right column of the table is the reflectance coefficient. As shown, the reflection coefficient of the mirror 160A for the internode waveguides 130-4, 130-8, 130-12, and 130-16 is about 0.33, or 1/3, from the optical transmitter chip 110D. The emitted optical signal is still allowed to be received by the two optical receiver chips 120B and 120C, of the mirror 160A with respect to the internode waveguides 130-3, 130-7, 130-11, and 130-15. The reflection coefficient is about 0.5, allowing half of the remaining two-thirds of the optical signal emitted from the optical transmitter chip 110C to still be received by one optical receiver chip 120B. (The first third is reflected by the mirror 160D), the reflection coefficient of the mirror 160A for the internode waveguides 130-2, 130-6, 130-10, and 130-14 is about 1. For example, the rest of the optical signal emanating from the optical transmitter chip 110C (after the first two-thirds are reflected by the mirrors 160C and 160D). With respect to the reflectance of the mirror 160A with respect to the internode waveguides 130-1, 130-5, 130-9, and 130-13, the reflectance of the mirror 160A may be 0 in some embodiments, and the light by the mirror 160A. Because it does not allow any reflection of the remaining optical signal emitted from the transmitter chip 110A, or its reflectance coefficient is reflected by the mirrors 160B, 160C, and 160D, such optical signal is passed through the internode waveguide 130. It is shown as 0 * in FIG. 3 because it may be any arbitrary value under the assumption that it does not remain at -1, 130-5, 130-9, and 130-13 at all. The mirrors 160B, 160C, and 160D may be configured to correspond as shown in FIGS. 4, 5, and 6. Therefore, for each of the optical receivers 120-1 to 120-16 connected to the optical transmitters 110-1 to 110-16 via the signal lines 190-1 to 190-16 in the node, a plurality of mirrors 160A or 160A or The 160D includes a mirror in which the reflected optical signal is transmitted to the optical receiver and the reflection coefficient is substantially zero with respect to the optical signal emitted by the optical transmitter. In the case where the mirror (eg, mirror 160A) refers to a mirror array, it is substantially zero with respect to the optical signal emitted by a particular optical transmitter (eg, with respect to the optical signal on a particular internode waveguide). It should be noted that having a reflectance coefficient may refer to having no mirror element at that position in the mirror array, or having any non-reflective surface at that position, including transparent surfaces. sea bream. With reflection coefficients of about 0.33, 0.5, and 1, each optical signal from each optical transmitter is substantially reflected and has substantially the same power (considering optical loss through the waveguide). Instead, it may be divided into a plurality of optical signals having 1/3) of the optical signal transmitted in this embodiment, and each divided optical signal may be propagated through a corresponding received waveguide.

図7は、フィルタ180Aの恣意的な重みを含む図2に示される導波路アーキテクチャの領域の例示的な図を示す。限られたスペースのため、および簡単にするため、ノード間導波路130-1ないし130-16、送信する導波路150-1、150-5、150-9、および150-13、受信する導波路170A-2、170A-3、170A-4、170A-14、170A-15、および170A-16、ならびにフィルタ180Aだけに、図7において参照符号が与えられる。図3~図6に関連して例として説明されるとおり、ノード間導波路130-1ないし130-16のそれぞれの上で伝播する光信号(任意選択で、ノード間導波路130-1、130-5、130-9、および130-13の上で伝播する光信号を省いて)は、16の(または12の)送信機の各送信機の反射された光信号が、それぞれの受信する導波路170A-1ないし170A-16(任意選択で、この例に示されるとおり、受信する導波路170A-1、170A-5、170A-9、および170A-13を省いて)によって光受信機チップ120Aに送信される。重み付けは、フィルタが、前述されるとおり、複数のフィルタ要素を含むフィルタ・アレイであってよいので、受信する導波路170A-1ないし170A-16のそれぞれに関して異なってよい。 FIG. 7 shows an exemplary diagram of the region of the waveguide architecture shown in FIG. 2, which includes the arbitrary weighting of the filter 180A. Internode waveguides 130-1 to 130-16, transmit waveguides 150-1, 150-5, 150-9, and 150-13, receive waveguides for limited space and for simplicity. Only 170A-2, 170A-3, 170A-4, 170A-14, 170A-15, and 170A-16, and the filter 180A are given reference numerals in FIG. Optical signals propagating on each of the internode waveguides 130-1 to 130-16 (optionally, internode waveguides 130-1, 130, as described as examples in connection with FIGS. 3-6. (Omitting the optical signal propagating over -5, 130-9, and 130-13) is the guided light received by each transmitter of 16 (or 12) transmitters. Optical receiver chip 120A by waveguide 170A-1 to 170A-16 (optionally omitting receiving waveguides 170A-1, 170A-5, 170A-9, and 170A-13, as shown in this example). Will be sent to. The weighting may be different for each of the receiving waveguides 170A-1 to 170A-16, as the filter may be a filter array containing a plurality of filter elements, as described above.

図7に示される特定の例において、受信する導波路170A-1ないし170A-16のそれぞれ(ただし、省かれる受信する導波路170A-1、170A-5、170A-9、および170A-13に対応するフィルタは、省かれ得る)に関して恣意的な重みが示される。簡単にするため、3つの陰影、すなわち、相対的に「透明な」フィルタリング、例えば、高い重みを表す白、相対的に「不透明な」フィルタリング、例えば、低い重みを表す黒、および中間レベルの重みを用いたフィルタリングを表すグレーが使用される。しかし、任意の数の重みグラデーションが可能であり得る。図7に示される例において、それぞれ、光受信機120-5および120-13に接続される受信する導波路170A-5ないし170A-8、および170A-13ないし170A-16は、差動ペアの基準光信号用であり、このため、これらの受信する導波路には、この例において中間レベルの重み(グレー)が与えられる。受信する導波路170A-1ないし170A-4、および170A-9ないし170A-12に関して示される重みは、重みの任意の恣意的な分布を表すように意図される。このようにして、フィルタ180Aは、光送信機110-1ないし110-16のそれぞれによって発せられる光信号に別々に重み付けしてよい。同様に、フィルタ180B、180C、および180Dは、同一の重み分布を使用すること、または異なる重み分布を使用することによって、光送信機110-1ないし110-16のそれぞれによって発せられる光信号に別々に重み付けしてよい。いくつかの実施形態において、フィルタ180Aは、受信する導波路170A-1、170A-5、170A-9、および170A-13が存在しなくてよいため、またはミラー160Aないし160Dが、受信する導波路170A-1、170A-5、170A-9、および170A-13が光信号(そのような光信号は、同一のチップ・ペアの光送信機チップ110Aによって発せられている)を受信することを防止するように構成され得るため、あるいはその両方のため、光送信機110-1、110-5、110-9、および110-13(例えば、省かれる光受信機170A-1、170A-5、170A-9、および170A-13上で伝播する光信号)に対応する光信号に重みをまったく適用しなくてよい(または0の重みを適用してよい)。同じことが、その他のフィルタ180Bないし180Dに関して対応するように当てはまる。 In the particular example shown in FIG. 7, the receiving waveguides 170A-1 to 170A-16 correspond to the omitted receiving waveguides 170A-1, 170A-5, 170A-9, and 170A-13, respectively. Filters that can be omitted) show arbitrary weights. For simplicity, there are three shades: relatively "transparent" filtering, eg white for high weights, relatively "opaque" filtering, eg black for low weights, and intermediate level weights. Gray is used to represent filtering with. However, any number of weight gradients is possible. In the example shown in FIG. 7, the receiving waveguides 170A-5 to 170A-8 and 170A-13 to 170A-16 connected to the optical receivers 120-5 and 120-13, respectively, are of a differential pair. It is for reference optical signals, so these receiving waveguides are given an intermediate level weight (gray) in this example. The weights shown for the received waveguides 170A-1 to 170A-4, and 170A-9 to 170A-12 are intended to represent any arbitrary distribution of weights. In this way, the filter 180A may separately weight the optical signals emitted by each of the optical transmitters 110-1 to 110-16. Similarly, the filters 180B, 180C, and 180D are separate for the optical signal emitted by each of the optical transmitters 110-1 to 110-16, either by using the same weight distribution or by using different weight distributions. May be weighted to. In some embodiments, the filter 180A is due to the absence of receiving waveguides 170A-1, 170A-5, 170A-9, and 170A-13, or the waveguides received by the mirrors 160A-160D. Prevents 170A-1, 170A-5, 170A-9, and 170A-13 from receiving optical signals (such optical signals are emitted by the same chip pair of optical transmitter chips 110A). Optical transmitters 110-1, 110-5, 110-9, and 110-13 (eg, omitted optical receivers 170A-1, 170A-5, 170A, because they can be configured to do so, or both. No weights may be applied (or weights of 0 may be applied) to the optical signal corresponding to -9, and the optical signal propagating on 170A-13. The same is true for the other filters 180B-180D.

一部の実施形態において、フィルタ180Aないし180Dの重みを変更することが可能であり得る。例えば、フィルタ180Aないし180Dは、適用される重みを変更すべく交換され得る、例えば、物理的に取り外され、かつ取り替えられ得る1つまたは複数の交換可能なフィルタを含んでよい。この取り替えは、ユーザの手作業で行われ得る。このことの代わりに、光ニューラル・コンポーネント100に接続された、または含まれるコントローラまたはコンピュータによって制御されるマニピュレータまたは機構が、各フィルタ180Aないし180D、または各受信する導波路170A-1ないし170D-16上の個々のフィルタ要素を変更してよい。別の例として、フィルタ180Aないし180Dは、適用される重みを変更すべく透明度が変えられ得る1つまたは複数の可変フィルタを含んでよい。透明度を変えることは、様々な方法で、例えば、駆動電圧を変更することによって透明度が変更され得る液晶フィルタを使用して、光のパワーを変更すべく光減衰器を使用して、光信号をいくつかのサブ導波路に分割し、かつサブ導波路の一部分だけが光信号を伝播することを許すべく光スイッチを選択的にONにすること、およびOFFにすることを行って、実現されてよい。例として、光受信機120-4(光受信機チップ120Dの)が、導波路を通るパワー損失を考慮せずに、TT×1、TT×2、TT×3は、それぞれ、光送信機110-1(光送信機チップ110Aの)、光送信機110-2(光送信機チップ110Bの)、光送信機110-3(光送信機チップ110Cの)からの発せられた光信号のパワーを表し、WD-1、WD-2、WD-3は、それぞれ、受信する導波路170D-1、170D-2、および170D-3に関するフィルタ180Aの透明度係数に基づく重みである、PR×4=1/3(WD-1T×1+WD-2T×2+WD-3T×3)の合計パワーを有する光信号(光受信機120-4に送信されるべく結合器210によって組み合わされる)を受信してよく、光受信機120-4と120-8の(やはり、光受信機チップ120Dの)差動ペアが、PR×4およびPR×8のパワーを有する差動光信号を受信し、受信された値が、これらのパワーの差(例えば、PR×4&8=PR×4-PR×8)に基づいて計算される。光受信機(例えば、120-4と120-8)のペアおよび光送信機(例えば、110-4と110-8)の対応する差動ペアのセットが、各ニューロンに含まれてよく、ニューロンの出力は、受信された値にシグモイド関数などのニューラル出力関数f(x)を適用すること、または積分発火スパイキング・モデル(Integrate and Fire spiking model)によって計算されてよい。例えば、光送信機110-4と110-8の差動ペアから出力された光パワーの差によって表される、出力信号の値は、f(PR×4&8)に基づいて算出されて(例えば、比例的に算出されて)よい。 In some embodiments, it may be possible to change the weights of the filters 180A-180D. For example, the filters 180A-180D may include one or more interchangeable filters that can be exchanged to change the weights applied, eg, physically removable and replaceable. This replacement can be done manually by the user. Instead of this, a manipulator or mechanism connected to or contained in the optical neural component 100, controlled by a controller or computer, receives each filter 180A-180D, or each receiving waveguide 170A-1-170D-16. You may modify the individual filter elements above. As another example, the filters 180A-180D may include one or more variable filters whose transparency may be varied to change the weights applied. Changing the transparency can be done in various ways, for example, using an optical attenuator to change the power of the light, using a liquid crystal filter whose transparency can be changed by changing the drive voltage, to change the optical signal. It is realized by dividing the optical switch into several sub-attenuators and selectively turning the optical switch on and off to allow only a part of the sub-attenuator to propagate the optical signal. good. As an example, in the optical receiver 120-4 (of the optical receiver chip 120D), TT × 1 , TT × 2 , and TT × 3 are optical, respectively, without considering the power loss through the waveguide. Optical signals emitted from transmitter 110-1 (of optical transmitter chip 110A), optical transmitter 110-2 (of optical transmitter chip 110B), and optical transmitter 110-3 (of optical transmitter chip 110C). WD -1 , WD-2, and WD-3 are weights based on the transparency coefficient of the filter 180A for the received waveguides 170D-1, 170D- 2 , and 170D- 3 , respectively. , PR x 4 = 1/3 (WD -1 TT x 1 + WD -2 TT x 2 + WD -3 TT x 3 ) Optical signal with total power (to optical receiver 120-4) The differential pair (again, of the optical receiver chip 120D) of the optical receivers 120-4 and 120-8 may receive (combined by the coupler 210 to be transmitted), PR × 4 and PR. A differential optical signal with a power of × 8 is received, and the received value is calculated based on the difference between these powers (eg, PR × 4 & 8 = PR × 4 -PR × 8 ). A pair of optical receivers (eg, 120-4 and 120-8) and a corresponding set of differential pairs of optical transmitters (eg, 110-4 and 110-8) may be included in each neuron, the neuron. The output of may be calculated by applying a neural output function f (x) such as a sigmoid function to the received value, or by an Integrate and Fire spiking model. For example, the value of the output signal, represented by the difference in optical power output from the differential pair of optical transmitters 110-4 and 110-8, is calculated based on f (PR × 4 & 8 ) (eg,). , Proportional calculation).

図8は、送信機チップ110Aおよび送信する導波路150-1が上に形成された基板の一部分の例示的な側面図を示す。図8の例において、送信する導波路150-1がその上に形成される基板は、光送信機チップ110Aが実装されるのと同一の基板である。図8に示されるとおり、送信する導波路150-1は、基板に垂直な方向からの光を基板に平行な方向に向け直すように、例えば、基板に対して実質的に45°の角度で位置付けられた入口ミラー810と一緒に、基板(送信する導波路150-1がその上に形成される水平表面によって表される)の表面上に形成される。光送信機110-1を含む光送信機チップ110Aは、例えば、フリップ・チップ・ボンディングによって、光送信機110-1が基板に面して基板に実装される。破線は、光送信機110-1によって発せられる光信号を概略で表す。 FIG. 8 shows an exemplary side view of a portion of the substrate on which the transmitter chip 110A and the waveguide 150-1 to transmit are formed. In the example of FIG. 8, the substrate on which the waveguide 150-1 to be transmitted is formed is the same substrate on which the optical transmitter chip 110A is mounted. As shown in FIG. 8, the transmitting waveguide 150-1 directs light from a direction perpendicular to the substrate in a direction parallel to the substrate, for example, at a substantially 45 ° angle to the substrate. Together with the positioned inlet mirror 810, it is formed on the surface of the substrate, where the transmitting waveguide 150-1 is represented by the horizontal surface formed on it. The optical transmitter chip 110A including the optical transmitter 110-1 is mounted on the substrate with the optical transmitter 110-1 facing the substrate by, for example, flip chip bonding. The dashed line schematically represents the optical signal emitted by the optical transmitter 110-1.

図9は、受信機チップ120Aおよび受信する導波路170A-4がその上に形成される基板の一部分の例示的な側面図を示す。図9の例において、受信する導波路170A-4がその上に形成される基板は、光受信機チップ170Aが実装されるのと同一の基板である。図9に示されるとおり、受信する導波路170A-4は、基板に平行な方向からの光を基板に垂直な方向に向け直すように、例えば、基板に対して実質的に45°の角度で位置付けられた出口ミラー910と一緒に、基板(受信する導波路170A-4がその上に形成される水平表面によって表される)の表面上に形成される。光受信機120-1を含む光送信機チップ120Aは、例えば、フリップ・チップ・ボンディングによって、光受信機120-1が基板に面して基板に実装される。破線は、光受信機120-4によって発せられる光信号を概略で表す。 FIG. 9 shows an exemplary side view of a portion of the substrate on which the receiver chip 120A and the receiving waveguide 170A-4 are formed. In the example of FIG. 9, the substrate on which the receiving waveguide 170A-4 is formed is the same substrate on which the optical receiver chip 170A is mounted. As shown in FIG. 9, the receiving waveguide 170A-4 directs light from a direction parallel to the substrate in a direction perpendicular to the substrate, for example, at a substantially 45 ° angle to the substrate. Together with the positioned exit mirror 910, it is formed on the surface of the substrate, where the receiving waveguide 170A-4 is represented by the horizontal surface formed on it. The optical transmitter chip 120A including the optical receiver 120-1 is mounted on the substrate with the optical receiver 120-1 facing the substrate by, for example, flip chip bonding. The dashed line schematically represents the optical signal emitted by the optical receiver 120-4.

図8に関して説明される構成は、光送信機チップ110Aに接続された送信する導波路150-5、150-9、および150-13のうちの残りの送信する導波路にも適用されてよく、図9に関して説明される構成は、光受信機チップ120Aに接続された受信する導波路170A-8、170A-12、および170A-16のうちの残りの受信する導波路にも適用されてよい。さらに、図8および図9に関して説明される構成は、送信する導波路150-1ないし150-16および光送信機チップ110Bないし110Dのうちの残りのもの、受信する導波路170A-1ないし170A-16および光受信機チップ120Bないし120Dのうちの残りのものに対応するように適用されてよい。このため、光送信機チップ110Aないし110Dおよび光受信機チップ120Aないし120Dのそれぞれは、チップに含まれる少なくとも1つの光送信機(例えば、光送信機110-1)、またはチップに含まれる少なくとも1つの光受信機(例えば、光受信機120-1)が基板に面するように位置付けられてよく、送信する導波路150-1ないし150-16は、入口ミラー810を介して光送信機110-1ないし110-16に接続され、受信する導波路170A-1ないし170D-16は、出口ミラー910を介して光送信機120-1ないし120-16に接続される。 The configuration described with respect to FIG. 8 may also be applied to the remaining transmitting waveguides of the transmitting waveguides 150-5, 150-9, and 150-13 connected to the optical transmitter chip 110A. The configuration described with respect to FIG. 9 may also be applied to the remaining receiving waveguides of the receiving waveguides 170A-8, 170A-12, and 170A-16 connected to the optical receiver chip 120A. Further, the configurations described with respect to FIGS. 8 and 9 are the transmitting waveguides 150-1 to 150-16 and the rest of the optical transmitter chips 110B to 110D, the receiving waveguides 170A-1 to 170A-. It may be applied to correspond to 16 and the rest of the optical receiver chips 120B to 120D. Therefore, each of the optical transmitter chips 110A to 110D and the optical receiver chips 120A to 120D is included in at least one optical transmitter (for example, optical transmitter 110-1) contained in the chip, or at least one contained in the chip. One optical receiver (eg, optical receiver 120-1) may be positioned to face the substrate, and the transmitting waveguides 150-1 to 150-16 are via the inlet mirror 810 to the optical transmitter 110-. The waveguides 170A-1 to 170D-16 connected to 1 to 110-16 and received are connected to the optical transmitters 120-1 to 120-16 via the exit mirror 910.

光ニューラル・コンポーネント100の様々な導波路および結合器210は、基板の層に下部クラッド層を形成すること、下部クラッド層上にコア層を形成すること、およびコア層上に上部クラッド層を形成することによって製造されてよい。下部クラッド層および上部クラッド層は、例えば、スピン・コートまたはカーテン・コート、および焼成を使用して第1のポリマを施すことによって形成されてよい。下部クラッド層および上部クラッド層は、複数の平行の導波路によって共有されてよい。コア層は、例えば、スピン・コートまたはカーテン・コート、および焼成を使用して第2のポリマ、または同一のポリマを施すことによって形成されてよく、コアとなるべき部分に開口を有するフォトマスク・パターンが、第2のポリマ上に形成され、かつ屈折率を高めるべく紫外線を照射される。ミラー140Aないし140D、ミラー160Aないし160D、入口ミラー810、および出口ミラー910は、例えば、コアの端部を切断すること、およびアルミニウム、銀、その他などのミラー材料の蒸着によって反射表面を形成することによって、導波路の形成中に形成されてよく、または全反射機構が使用されてよい。 The various waveguides and couplers 210 of the optical neural component 100 form a lower clad layer on the substrate layer, a core layer on the lower clad layer, and an upper clad layer on the core layer. May be manufactured by The lower clad layer and the upper clad layer may be formed, for example, by applying a first polymer using spin coating or curtain coating, and firing. The lower clad layer and the upper clad layer may be shared by a plurality of parallel waveguides. The core layer may be formed, for example, by applying a second polymer, or the same polymer, using a spin coat or curtain coat, and firing, and a photomask with an opening in the portion to be the core. The pattern is formed on the second polymer and is irradiated with ultraviolet light to increase the refractive index. Mirrors 140A to 140D, mirrors 160A to 160D, inlet mirrors 810, and exit mirrors 910 are to form a reflective surface, for example, by cutting the ends of the core and depositing a mirror material such as aluminum, silver, etc. May be formed during the formation of the waveguide, or a total reflection mechanism may be used.

図10は、本発明の実施形態による光ニューラル・コンポーネント100のための導波路アーキテクチャの例示的な図を示す。図10のアーキテクチャは、図1のアーキテクチャがどのように、送信機チップと受信機チップのより多くのペア、例えば、より多くのニューロンを含むように拡張され得るかの例である。例示を容易にするため、ノード間導波路130-1ないし130-32のうち、最も内側のノード間導波路130-1および130-17、および最も外側の信号線130-16および130-32だけが示され、中間の省略記号は、ノード間導波路130-2ないし130-15、およびノード間導波路130-18ないし130-31を表す。同様に、それぞれの光受信機チップ120Aないし120Hの近く以外では、受信する導波路120A-1ないし120H-16の一部分だけが示され、省略記号は、前述の図2により詳細に示されるとおり、残りの受信する導波路を表す。限られたスペースのため、複数の送信する導波路150-2、150-4、150-6、150-8、150-10、150-12、150-14、150-16、150-17、150-18、150-20、150-21、150-22、150-24、150-25、150-26、150-28、150-29、150-30、および150-32(例えば、送信する導波路150-1ないし150-32は、後段で説明される入力導波路1030-1、1030-3、1030-5、1030-7、1030-9、1030-11、1030-13、1030-15、1030-19、1030-23、1030-27、および1030-31)のうち、送信する導波路150-4、150-8、150-12、および150-16だけに、図10において参照符号が与えられる。同様に、複数のミラー140Aないし140H(送信機からのミラー)のうち、ミラー140Bだけに、図10において参照符号が与えられ、複数のミラー160Aないし160H(受信機に向かうミラー)のうち、ミラー160Bだけに、図10において参照符号が与えられ、複数のフィルタ180B、180D、180E、180F、および180Hのうち、フィルタ180Bだけに、図10において参照符号が与えられ、複数の受信する導波路170B-1ないし170B-16、170D-1ないし170D-16、170E-17ないし170E-32、170F-17ないし170F-32、および170H-17ないし170H-32のうち、受信する導波路170D-3、170D-7、170D-11、および170D-15だけに、図10において参照符号が与えられ、複数のノード内信号線190-2、190-4、190-6、190-8、190-10、190-12、190-14、190-16、190-17、190-18、190-20、190-21、190-22、190-24、190-25、190-26、190-28、190-29、190-30、および190-32のうち、ノード内信号線190-20、190-24、190-28、および190-32だけに、図10において参照符号が与えられる。それでも、図7に示される送信する導波路、結合器、ミラー、受信する導波路、フィルタ、およびノード内信号線の省かれた参照符号は、図1および図2に関連して前述されるのと同じ様態で、接尾文字AないしHが、対応する光送信機チップ110Aないし110H、および光受信機チップ120Aないし120Hを参照するものと理解され、かつ接尾番号1ないし32が、対応するノード間導波路130-1ないし130-32を参照するものと理解されて、本開示の全体にわたって参照され得る。 FIG. 10 shows an exemplary diagram of a waveguide architecture for an optical neural component 100 according to an embodiment of the present invention. The architecture of FIG. 10 is an example of how the architecture of FIG. 1 can be extended to include more pairs of transmitter and receiver chips, eg, more neurons. For ease of illustration, of the internode waveguides 130-1 to 130-32, only the innermost internode waveguides 130-1 and 130-17 and the outermost signal lines 130-16 and 130-32. Is shown, and the abbreviations in the middle represent the internode waveguides 130-2 to 130-15, and the internode waveguides 130-18 to 130-31. Similarly, except near the respective optical receiver chips 120A to 120H, only a portion of the receiving waveguides 120A-1 to 120H-16 is shown, with ellipsis as shown in detail by FIG. 2 above. Represents the remaining received waveguide. Due to the limited space, multiple transmitting waveguides 150-2, 150-4, 150-6, 150-8, 150-10, 150-12, 150-14, 150-16, 150-17, 150 -18, 150-20, 150-21, 150-22, 150-24, 150-25, 150-26, 150-28, 150-29, 150-30, and 150-32 (eg, waveguides to transmit). 150-1 to 150-32 are input waveguides 1030-1, 1030-3, 1030-5, 1030-7, 1030-9, 1030-11, 1030-13, 1030-15, 1030 described later. Of -19, 1030-23, 1030-27, and 1030-31), only the waveguides 150-4, 150-8, 150-12, and 150-16 to be transmitted are given reference numerals in FIG. .. Similarly, of the plurality of mirrors 140A to 140H (mirrors from the transmitter), only the mirror 140B is given a reference code in FIG. 10, and among the plurality of mirrors 160A to 160H (mirrors toward the receiver), the mirrors are given reference numerals. Only 160B is given a reference code in FIG. 10, and of the plurality of filters 180B, 180D, 180E, 180F, and 180H, only filter 180B is given a reference code in FIG. 10, and a plurality of receiving waveguides 170B. Among the -1 to 170B-16, 170D-1 to 170D-16, 170E-17 to 170E-32, 170F-17 to 170F-32, and 170H-17 to 170H-32, the receiving waveguide 170D-3, Only 170D-7, 170D-11, and 170D-15 are given reference numerals in FIG. 10 and have multiple intra-node signal lines 190-2, 190-4, 190-6, 190-8, 190-10, 190-12, 190-14, 190-16, 190-17, 190-18, 190-20, 190-21, 190-22, 190-24, 190-25, 190-26, 190-28, 190- Of 29, 190-30, and 190-32, only the intra-node signal lines 190-20, 190-24, 190-28, and 190-32 are given reference numerals in FIG. Nevertheless, the omitted reference numerals for the transmitting waveguides, couplers, mirrors, receiving waveguides, filters, and intra-node signal lines shown in FIG. 7 are described above in connection with FIGS. 1 and 2. In the same manner as above, the suffixes A to H are understood to refer to the corresponding optical transmitter chips 110A to 110H and the optical receiver chips 120A to 120H, and the suffixes 1 to 32 are between the corresponding nodes. It is understood to refer to waveguides 130-1 to 130-32 and may be referred to throughout the present disclosure.

図1の光送信機チップ110Aないし110Dが、それぞれ接続されたノード間導波路130-1ないし130-16に対応するそれぞれの複数の光送信機110-1、110-5、110-9、110-13、光送信機110-2、110-6、110-10、および110-14、光送信機110-3、110-7、110-11、110-15、および光送信機110-4、110-8、110-12、110-16を含むのと同様に、図10の光送信機チップ110Aないし110Hは、それぞれ接続されたノード間導波路130-17ないし130-32に対応するそれぞれの複数の光送信機110-17、110-21、110-25、110-29、光送信機110-18、110-22、110-26、110-30、光送信機110-19、110-23、110-27、110-31、および光送信機110-20、110-24、110-28、110-32を含むが、例示を容易にするため、光送信機のいずれも図10に示されない。同じ様態で、図1の光受信機チップ120Aないし120Dが、それぞれの複数の光受信機120-1、120-5、120-9、および120-13、光受信機120-2、120-6、120-10、および120-14、光受信機120-3、120-7、120-11、および120-15、および光受信機120-4、120-8、120-12、および120-16を含むのと同様に、図10の光受信機チップ120Aないし120Hは、それぞれの複数の光受信機120-1、120-5、120-9、および120-13、光受信機120-17、120-21、120-25、および120-29、光受信機120-18、120-22、120-26、および120-30、光受信機120-19、120-23、120-27、および120-31、および光受信機120-20、120-24、120-28、および120-32を含むが、例示を容易にするため、光受信機のいずれも図10に示されない。 The optical transmitter chips 110A to 110D of FIG. 1 correspond to the plurality of optical transmitters 110-1, 110-5, 110-9, 110 corresponding to the internode waveguides 130-1 to 130-16, respectively. -13, Optical Transmitters 110-2, 110-6, 110-10, and 110-14, Optical Transmitters 110-3, 110-7, 110-11, 110-15, and Optical Transmitters 110-4, Similar to including 110-8, 110-12, 110-16, the optical transmitter chips 110A to 110H of FIG. 10 correspond to the connected internode waveguides 130-17 to 130-32, respectively. Multiple optical transmitters 110-17, 110-21, 110-25, 110-29, optical transmitters 110-18, 110-22, 110-26, 110-30, optical transmitters 110-19, 110-23 , 110-27, 110-31, and optical transmitters 110-20, 110-24, 110-28, 110-32, but none of the optical transmitters are shown in FIG. 10 for ease of illustration. .. In the same manner, the optical receiver chips 120A to 120D of FIG. 1 have a plurality of optical receivers 120-1, 120-5, 120-9, and 120-13, and optical receivers 120-2, 120-6, respectively. , 120-10, and 120-14, optical receivers 120-3, 120-7, 120-11, and 120-15, and optical receivers 120-4, 120-8, 120-12, and 120-16. The optical receiver chips 120A to 120H of FIG. 10 include, respectively, a plurality of optical receivers 120-1, 120-5, 120-9, and 120-13, optical receivers 120-17, respectively. 120-21, 120-25, and 120-29, optical receivers 120-18, 120-22, 120-26, and 120-30, optical receivers 120-19, 120-23, 120-27, and 120. -31, and optical receivers 120-20, 120-24, 120-28, and 120-32 are included, but none of the optical receivers are shown in FIG. 10 for ease of illustration.

図1の例において、複数のノード間導波路130-1ないし130-16は、同心のループとして配置されたノード間導波路のうちの2つ以上を有する第1のリング(例えば、ノード間導波路130-1ないし130-16)を含み、複数の光送信機110-1ないし110-16は、第1のリングの内側に置かれた光送信機のうちの2つ以上を有する第1の内側光送信機グループ(例えば、光送信機110-1ないし110ー16)を含み、複数の光受信機120-1ないし120-16は、第1のリングの内側に置かれた光受信機のうちの2つ以上を有する第1の内側光受信機グループ(例えば、光受信機120-1ないし120-16)を含む。図10の例において、図1と同様に、複数のノード間導波路130-1ないし130-32は、同心のループとして配置されたノード間導波路のうちの2つ以上を有する第1のリング(例えば、ノード間導波路130-1ないし130-16)を含み、複数の光送信機110-1ないし110-32は、第1のリングの内側に置かれた光送信機のうちの2つ以上を有する第1の内側光送信機グループ(例えば、光送信機チップ110Bの光送信機110-2、110-6、110-10、および110-14、ならびに光送信機チップ110Dの光送信機110-4、110-8、110-12、および110-16)を含み、複数の光受信機120-1ないし120-32は、第1のリングの内側に置かれた光受信機のうちの2つ以上を有する第1の内側光受信機グループ(例えば、光受信機チップ120Bの光受信機120-2、120-6、120-10、および120-14、ならびに光受信機チップ120Dの光受信機120-4、120-8、120-12、および120-16)を含む。第1の複数の光送信機110-1ないし110-32は、第1のリングの外側に置かれた光送信機のうちの2つ以上を有する第1の外側光送信機グループ(例えば、光送信機チップ110Aの光送信機110-1、110-5、110-9、および110-13、ならびに光送信機チップ110Cの光送信機110-3、110-7、110-11、および110-15)をさらに含んでよく、複数の受信機120-1ないし120-32は、第1のリングの外側に置かれた光受信機のうちの2つ以上を有する第1の外側光受信機グループ(例えば、光受信機チップ120Aの光受信機120-1、120-5、120-9、および120-13、ならびに光受信機チップ120Cの光受信機120-3、120-7、120-11、および120-15)をさらに含んでよい。 In the example of FIG. 1, the plurality of inter-node waveguides 130-1 to 130-16 is a first ring having two or more of the inter-node waveguides arranged as concentric loops (eg, inter-node conduction). A first, including waveguides 130-1 to 130-16), wherein the plurality of optical transmitters 110-1 to 110-16 have two or more of the optical transmitters placed inside the first ring. A plurality of optical receivers 120-1 to 120-16 include an inner optical transmitter group (eg, optical transmitters 110-1 to 110-16) of the optical receivers placed inside the first ring. Includes a first inner optical receiver group having two or more of them (eg, optical receivers 120-1 to 120-16). In the example of FIG. 10, as in FIG. 1, the plurality of internode waveguides 130-1 to 130-32 have a first ring having two or more of the internode waveguides arranged as concentric loops. Multiple optical transmitters 110-1 to 110-32, including (eg, internode waveguides 130-1 to 130-16), are two of the optical transmitters placed inside the first ring. The first inner optical transmitter group having the above (for example, the optical transmitters 110-2, 110-6, 110-10, and 110-14 of the optical transmitter chip 110B, and the optical transmitter of the optical transmitter chip 110D). 110-4, 110-8, 110-12, and 110-16), and the plurality of optical receivers 120-1 to 120-32 are among the optical receivers placed inside the first ring. Optical of a first inner optical receiver group having two or more (eg, optical receivers 120-2, 120-6, 120-10, and 120-14 of optical receiver chip 120B, and optical receiver chip 120D). Includes receivers 120-4, 120-8, 120-12, and 120-16). The first plurality of optical transmitters 110-1 to 110-32 is a first outer optical transmitter group (eg, optical) having two or more of the optical transmitters placed outside the first ring. Optical transmitters 110-1, 110-5, 110-9, and 110-13 of the transmitter chip 110A, and optical transmitters 110-3, 110-7, 110-11, and 110- of the optical transmitter chip 110C. 15) may further be included, wherein the plurality of receivers 120-1 to 120-32 are a first outer optical receiver group having two or more of the optical receivers located outside the first ring. (For example, optical receivers 120-1, 120-5, 120-9, and 120-13 of the optical receiver chip 120A, and optical receivers 120-3, 120-7, 120-11 of the optical receiver chip 120C. , And 120-15) may be further included.

図10に示されるとおり、複数のノード間導波路130-1ないし130-2は、複数のノード間導波路130-1ないし130-32は、同心のループとして配置されたノード間導波路のうちの2つ以上を有する第2のリング(例えば、ノード間導波路130-17ないし130-32)をさらに含み、複数の光送信機110-1ないし110-32は、第2のリングの内側に置かれた光送信機のうちの2つ以上を有する第2の内側光送信機グループ(例えば、光送信機チップ110Eの光送信機110-17、110-21、110-25、および110-29、ならびに光送信機チップ110Fの光送信機110-18、110-22、110-26、および110-30、ならびに光送信機チップ110Hの光送信機110-20、110-24、110-28、および110-32)を含み、複数の光受信機120-1ないし120-32は、第2のリングの内側に置かれた光受信機のうちの2つ以上を有する第2の内側光受信機グループ(例えば、ノード間導波路130-17ないし130-32)をさらに含み、複数の光送信機110-1ないし110-32は、第2のリングの内側に置かれた光送信機のうちの2つ以上を有する第2の内側光送信機グループ(例えば、光受信機チップ120Eの光受信機120-17、120-21、120-25、および120-29、ならびに光受信機チップ120Fの光受信機120-18、120-22、120-26、および120-30、ならびに光受信機チップ120Hの光受信機120-20、120-24、120-28、および120-32)を含む。第1の複数の光送信機110-1ないし110-32は、第2のリングの外側に置かれた光送信機のうちの2つ以上を有する第2の外側光送信機グループ(例えば、光送信機チップ110Gの光送信機110-19、110-23、110-27、および110-31)をさらに含んでよく、複数の受信機120-1ないし120-32は、第2のリングの外側に置かれた光受信機のうちの2つ以上を有する第2の外側光受信機グループ(例えば、光受信機チップ120Gの光受信機120-19、120-23、120-27、および120-31)をさらに含んでよい。 As shown in FIG. 10, the plurality of inter-node waveguides 130-1 to 130-2 are such that the plurality of inter-node waveguides 130-1 to 130-32 are among the inter-node waveguides arranged as concentric loops. A second ring having two or more of the above (eg, internode waveguides 130-17 to 130-32) is further included, and the plurality of optical transmitters 110-1 to 110-32 are inside the second ring. A second inner optical transmitter group having two or more of the placed optical transmitters (eg, optical transmitters 110-17, 110-21, 110-25, and 110-29 on the optical transmitter chip 110E). , And the optical transmitters 110-18, 110-22, 110-26, and 110-30 of the optical transmitter chip 110F, and the optical transmitters 110-20, 110-24, 110-28 of the optical transmitter chip 110H. And 110-32), the plurality of optical receivers 120-1 to 120-32 are second inner optical receivers having two or more of the optical receivers located inside the second ring. A group (eg, internode waveguides 130-17 to 130-32) is further included, and the plurality of optical transmitters 110-1 to 110-32 are among the optical transmitters placed inside the second ring. Optical of a second inner optical transmitter group having two or more (eg, optical receivers 120-17, 120-21, 120-25, and 120-29 of optical receiver chip 120E, and optical receiver chip 120F). Receivers 120-18, 120-22, 120-26, and 120-30, and optical receivers 120-20, 120-24, 120-28, and 120-32) of the optical receiver chip 120H are included. The first plurality of optical transmitters 110-1 to 110-32 is a second outer optical transmitter group (eg, optical) having two or more of the optical transmitters placed outside the second ring. The transmitter chip 110G may further include optical transmitters 110-19, 110-23, 110-27, and 110-31), wherein the plurality of receivers 120-1 to 120-32 are outside the second ring. A second outer optical receiver group having two or more of the optical receivers placed in (eg, optical receivers 120-19, 120-23, 120-27, and 120- of the optical receiver chip 120G. 31) may be further included.

前述されるとおり、複数のノード間導波路130-1ないし130-32は、複数のリング(例えば、ノード間導波路130-1ないし130-16を有する第1のリングとノード間導波路130-17ないし130-32を有する第2のリング)に分割されてよい一方で、光送信機および光受信機(ならびに、同様に、光送信機チップおよび光受信機チップ)は、各リングに関連付けられた内側グループと外側グループに分割され得る。同じ様態で、複数のミラー140Aないし140H(送信機からのミラー)は、各ミラーが第1のリングのノード間導波路(例えば、ノード間導波路130-1ないし130-16)上に光信号を反射すべく配置された、第1の送信機からのミラー・グループ(例えば、ミラー140Aないし140D)、および各ミラーが第2のリングのノード間導波路(例えば、ミラー130-17ないし130-32)上に光信号を反射すべく配置された、第2の送信機からのミラー・グループ(例えば、ミラー140Eないし140H)を含んでよい。同様に、複数のミラー160Aないし160H(受信機に向かうミラー)は、各ミラーが、反射された光信号をもたらすべく第1のリングのノード間導波路(例えば、ノード間導波路130-1ないし130-16)上で伝播する光信号を部分的に反射するように配置された、第1のミラー・グループ(例えば、ミラー160Aないし160D)と、各ミラーが、反射された光信号をもたらすべく第2のリングのノード間導波路(例えば、ノード間導波路130-17ないし130-32)上で伝播する光信号を部分的に反射するように配置された、第2のミラー・グループ(例えば、ミラー160Eないし160H)とを含んでよい。フィルタ180B、180D、180E、180F、および180H、ならびにノード内信号線190-2、190-4、190-6、190-8、190-10、190-12、190-14、190-16、190-17、190-18、190-20、190-21、190-22、190-24、190-25、190-26、190-28、190-29、190-30、および190-32も同様に、各リングに関連付けられたグループに分割されてよい。 As described above, the plurality of inter-node waveguides 130-1 to 130-32 are a first ring having a plurality of rings (for example, inter-node waveguides 130-1 to 130-16) and an inter-node waveguide 130-. The optical transmitter and receiver (and similarly the optical transmitter chip and optical receiver chip) are associated with each ring, while being divided into a second ring having 17-130-32. Can be divided into inner and outer groups. In the same manner, the plurality of mirrors 140A to 140H (mirrors from the transmitter) are such that each mirror is an optical signal on the internode waveguide (eg, internode waveguides 130-1 to 130-16) of the first ring. A group of mirrors from the first transmitter (eg, mirrors 140A-140D) arranged to reflect, and an internode waveguide in which each mirror is in the second ring (eg, mirrors 130-17-130-). 32) may include a mirror group (eg, mirrors 140E-140H) from a second transmitter arranged on top to reflect the optical signal. Similarly, in the plurality of mirrors 160A to 160H (mirrors toward the receiver), each mirror has an internode waveguide (for example, an internode waveguide 130-1 to 130-1) in the first ring in order to bring a reflected optical signal. A first group of mirrors (eg, mirrors 160A-160D) arranged to partially reflect the optical signal propagating on 130-16), and each mirror to provide the reflected optical signal. A second mirror group (eg, for example) arranged to partially reflect optical signals propagating on the internode waveguides of the second ring (eg, internode waveguides 130-17 to 130-32). , Mirrors 160E to 160H) and may be included. Filters 180B, 180D, 180E, 180F, and 180H, and in-node signal lines 190-2, 190-4, 190-6, 190-8, 190-10, 190-12, 190-14, 190-16, 190. Similarly for -17, 190-18, 190-20, 190-21, 190-22, 190-24, 190-25, 190-26, 190-28, 190-29, 190-30, and 190-32. , May be divided into groups associated with each ring.

受信する導波路170A-1ないし170A-16、170C-1ないし170C-16、および170G-17ないし170G-32の代わりに、図10の導波路アーキテクチャは、第1のリングに関連付けられた第1の出力導波路1010A-1ないし1010A-16および1010C-1ないし1010C-16と、第2のリングに関連付けられた第2の出力導波路1010G-17ないし1010A-32に分割された、出力導波路1010A-1ないし1010A-16、1010C-1ないし1010C-16、および1010G-17ないし1010A-32を代わりに含む。(限られたスペースのため、出力導波路1010C-4、1010C-8、1010C-12、および1010C-16だけに、図10において参照符号が与えられる。)第1の出力導波路1010A-1ないし1010A-16、および1010C-1ないし1010C-16は、交差する導波路のうちの一方の導波路のコアが他方の導波路のコアもしくはクラッドを通過して、第1の出力導波路のうちの少なくとも1つ(例えば、第1の出力導波路1010C-14)が、第1のリングのノード間導波路のうちの少なくとも1つ(例えば、ノード間導波路130-16)と交差するように基板上に形成されてよい。各第1の出力導波路(例えば、1010C-14)は、第1のリングの外側に接続されてよく、かつ第1のミラー・グループのミラー(例えば、ミラー160C)によってもたらされる反射された光信号を受信するように、かつ反射された光信号を第1のリングの外側に送信するように構成されてよい。同様に、第2の出力導波路1010G-17ないし1010G-32は、交差する導波路のうちの一方の導波路のコアが他方の導波路のコアもしくはクラッドを通過して、第2の出力導波路のうちの少なくとも1つ(例えば、第2の出力導波路1010G-30)が、第2のリングのノード間導波路のうちの少なくとも1つ(例えば、ノード間導波路130-32)と交差するように基板上に形成されてよい。各第2の出力導波路(例えば、1010G-30)は、第2のリングの外側に接続されてよく、かつ第2のミラー・グループのミラー(例えば、ミラー160G)によってもたらされる反射された光信号を受信するように、かつ反射された光信号を第2のリングの外側に送信するように構成されてよい。 Instead of receiving waveguides 170A-1 to 170A-16, 170C-1 to 170C-16, and 170G-17 to 170G-32, the waveguide architecture of FIG. 10 is the first associated with the first ring. Output waveguides 1010A-1 to 1010A-16 and 1010C-1 to 1010C-16 and second output waveguides 1010G-17 to 1010A-32 associated with a second ring. 1010A-1 to 1010A-16, 1010C-1 to 1010C-16, and 1010G-17 to 1010A-32 are included instead. (Due to the limited space, only the output waveguides 1010C-4, 1010C-8, 1010C-12, and 1010C-16 are given reference numerals in FIG. 10) First output waveguides 1010A-1 to In 1010A-16, and 1010C-1 to 1010C-16, the core of one of the intersecting waveguides passes through the core or cladding of the other waveguide and is of the first output waveguide. The substrate such that at least one (eg, first output waveguide 1010C-14) intersects at least one of the internode waveguides in the first ring (eg, internode waveguide 130-16). May be formed on top. Each first output waveguide (eg, 1010C-14) may be connected to the outside of the first ring and the reflected light produced by the mirrors of the first mirror group (eg, mirror 160C). It may be configured to receive the signal and to transmit the reflected optical signal to the outside of the first ring. Similarly, in the second output waveguides 1010G-17 to 1010G-32, the core of one of the intersecting waveguides passes through the core or cladding of the other waveguide and the second output guide. At least one of the waveguides (eg, second output waveguide 1010G-30) intersects with at least one of the internode waveguides of the second ring (eg, internode waveguides 130-32). It may be formed on the substrate as such. Each second output waveguide (eg, 1010G-30) may be connected to the outside of the second ring and the reflected light produced by the mirrors of the second mirror group (eg, mirror 160G). It may be configured to receive the signal and to transmit the reflected optical signal to the outside of the second ring.

フィルタ180A、180C、および180Gの代わりに、図10の導波路アーキテクチャは、第1のリングに関連付けられた第1の出力フィルタ1020Aおよび1020Cと、第2のリングに関連付けられた第2の出力フィルタ1020Gに分割された、出力フィルタ1020A、1020C、および1020Gを代わりに含む。第1の出力フィルタ1020Aは、基板上に形成され、かつ複数のミラーのうちのミラー160Aによってもたらされる反射された光信号に、反射された光信号が、反射された光信号を受信する受信する第1の出力導波路(例えば、第1の出力導波路1010A-1ないし1010A-16)によって第1のリングの外側に送信される前に、重みを適用するように構成される。同様に、第1の出力フィルタ1020Cは、基板上に形成され、かつ複数のミラーのうちのミラー160Cによってもたらされる反射された光信号に、反射された光信号が、反射された光信号を受信する受信する第1の出力導波路(例えば、第1の出力導波路1010C-1ないし1010C-16)によって第1のリングの外側に送信される前に、重みを適用するように構成される。対応するように、第2の出力フィルタ1020Gは、基板上に形成され、かつ複数のミラーのうちのミラー160Gによってもたらされる反射された光信号に、反射された光信号が、反射された光信号を受信する受信する第1の出力導波路(例えば、第1の出力導波路1010G-17ないし1010G-32)によって第2のリングの外側に送信される前に、重みを適用するように構成される。 Instead of the filters 180A, 180C, and 180G, the waveguide architecture of FIG. 10 has a first output filter 1020A and 1020C associated with a first ring and a second output filter associated with a second ring. The output filters 1020A, 1020C, and 1020G, which are divided into 1020G, are included instead. The first output filter 1020A receives the reflected optical signal formed on the substrate and received by the reflected optical signal brought about by the mirror 160A among the plurality of mirrors, and the reflected optical signal receives the reflected optical signal. It is configured to apply weights before being transmitted outside the first ring by the first output waveguide (eg, first output waveguides 1010A-1 to 1010A-16). Similarly, the first output filter 1020C is formed on the substrate, and the reflected optical signal receives the reflected optical signal in the reflected optical signal brought about by the mirror 160C among the plurality of mirrors. It is configured to apply weights before being transmitted outside the first ring by a first output waveguide (eg, first output waveguides 1010C-1 to 1010C-16) to receive. Correspondingly, the second output filter 1020G is formed on the substrate, and the reflected optical signal is reflected by the reflected optical signal brought about by the mirror 160G among the plurality of mirrors. Is configured to apply weights before being transmitted outside the second ring by the receiving first output waveguide (eg, first output waveguides 1010G-17 to 1010G-32). Ru.

第1の外側光受信機グループの光受信機(例えば、光受信機チップ120Aの光受信機120-1、120-5、120-9、もしくは120-13、または光受信機チップ120Cの光受信機120-3、120-7、120-11、もしくは120-15)のそれぞれは、複数の第1の出力導波路(例えば、1010A-1ないし1010A-16、および1010C-1ないし1010C-16)のうちの第1の出力導波路に光学的に接続されてよく、かつ第1の出力導波路によって送信される反射された光信号を受信するように構成されてよい。同様に、第2の外側光受信機グループの光受信機(例えば、光受信機チップ120Gの光受信機120-19、120-23、120-27、および120-31)のそれぞれは、複数の第2の出力導波路(例えば、第2の出力導波路1010G-17ないし1010G-32)のうちの第2の出力導波路に光学的に接続されてよく、かつ第2の出力導波路によって送信される反射された光信号を受信するように構成されてよい。すなわち、各第2の出力導波路(例えば、第2の出力導波路1010G-17ないし1010G-32)は、第2の外側光受信機グループ(例えば、光受信機チップ120Gの光受信機120-19、120-23、120-27、および120-31)のうちの光受信機に光学的に接続されてよく、かつ第2のミラー・グループのうちのミラー(例えば、ミラー160G)によってもたらされる反射された光信号を受信するように、かつ反射された光信号を光受信機に送信するように構成されてよい。一部の実施形態において、第1の外側光受信機グループ(例えば、光受信機チップ120Aの光受信機120-1、120-5、120-9、もしくは120-13、または光受信機チップ120Cの光受信機120-3、120-7、120-11、もしくは120-15)、あるいは第2の外側光受信機グループ(例えば、光受信機チップ120Gの光受信機120-19、120-23、120-27、および120-31)のうちの1つまたは複数の光受信機は、このようにして、光ニューラル・コンポーネント100を含むニューラル・ネットワークの出力の役割をしてよい。例えば、図10に示される導波路アーキテクチャが、完全なニューラル・ネットワークである光ニューラル・コンポーネント100を表す事例において、光受信機チップ120Cは、ニューラル・ネットワークの出力の役割をしてよい。 Optical receiver of the first outer optical receiver group (eg, optical receiver 120-1, 120-5, 120-9, or 120-13 of optical receiver chip 120A, or optical receiver of optical receiver chip 120C. Each of the machines 120-3, 120-7, 120-11, or 120-15) has a plurality of first output waveguides (eg, 1010A-1 to 1010A-16, and 1010C-1 to 1010C-16). Of these, it may be optically connected to the first output waveguide and may be configured to receive the reflected optical signal transmitted by the first output waveguide. Similarly, each of the optical receivers of the second outer optical receiver group (eg, optical receivers 120-19, 120-23, 120-27, and 120-31 of the optical receiver chip 120G) has a plurality. It may be optically connected to the second output waveguide of the second output waveguide (for example, the second output waveguides 1010G-17 to 1010G-32) and is transmitted by the second output waveguide. It may be configured to receive the reflected optical signal. That is, each second output waveguide (eg, second output waveguides 1010G-17 to 1010G-32) is a second outer optical receiver group (eg, optical receiver 120- of the optical receiver chip 120G). 19, 120-23, 120-27, and 120-31) may be optically connected to the optical receiver and is provided by a mirror in the second mirror group (eg, mirror 160G). It may be configured to receive the reflected optical signal and to transmit the reflected optical signal to the optical receiver. In some embodiments, a first outer optical receiver group (eg, optical receiver 120-1, 120-5, 120-9, or 120-13, or optical receiver chip 120C of optical receiver chip 120A). Optical receivers 120-3, 120-7, 120-11, or 120-15), or a second outer optical receiver group (eg, optical receivers 120-19, 120-23 of optical receiver chip 120G). , 120-27, and 120-31) in this way may serve as the output of a neural network containing the optical neural component 100. For example, in the case where the waveguide architecture shown in FIG. 10 represents an optical neural component 100 that is a complete neural network, the optical receiver chip 120C may serve as the output of the neural network.

送信する導波路150-1、150-3、150-5、150-7、150-9、150-11、150-13、150-15、150-19、150-23、150-27、および150-31の代わりに、図10の導波路アーキテクチャは、第1のリングに関連付けられた第1の入力導波路1030-1、1030-3、1030-5、1030-7、1030-9、1030-11、1030-13、1030-15と、第2のリングに関連付けられた第2の入力導波路1030-19、1030-23、1030-27、および1030-31に分割された、入力導波路1030-1、1030-3、1030-5、1030-7、1030-9、1030-11、1030-13、1030-15、1030-19、1030-23、1030-27、および1030-31を代わりに含む。(限られたスペースのため、入力導波路1030-3、1030-7、1030-11、および1030-15だけに、図10において参照符号が与えられる。)第1の入力導波路1030-1、1030-3、1030-5、1030-7、1030-9、1030-11、1030-13、および1030-15は、交差する導波路のうちの一方の導波路のコアが他方の導波路のコアもしくはクラッドを通過して、第1の出力導波路のうちの少なくとも1つ(例えば、第1の出力導波路1030-11)が、第1のリングのノード間導波路のうちの少なくとも1つ(例えば、ノード間導波路130-15)と交差するように基板上に形成されてよい。各第1の入力導波路(例えば、1030-11)は、第1のリングの外側に接続されてよく、かつ第1のリングの外側から光信号を受信するように、かつ受信された光信号を第1のリングのノード間導波路(例えば、130-11)に送信するように構成されてよい。同様に、第2の入力導波路1030-19、1030-23、1030-27、および1030-31は、交差する導波路のうちの一方の導波路のコアが他方の導波路のコアもしくはクラッドを通過して、第2の入力導波路のうちの少なくとも1つ(例えば、第2の入力導波路1030-27)が、第2のリングのノード間導波路のうちの少なくとも1つ(例えば、ノード間導波路130-32)と交差するように基板上に形成されてよい。各第2の入力導波路(例えば、1030-27)は、第2のリングの外側に接続されてよく、かつ第2のリングの外側から光信号を受信するように、かつ受信された光信号を第2のリングのノード間導波路(例えば、130-27)に送信するように構成されてよい。 Waveguides 150-1, 150-3, 150-5, 150-7, 150-9, 150-11, 150-13, 150-15, 150-19, 150-23, 150-27, and 150 to transmit Instead of -31, the waveguide architecture of FIG. 10 is the first input waveguide associated with the first ring 1030-1, 1030-3, 1030-5, 1030-7, 1030-9, 1030-. An input waveguide 1030 divided into 11, 1030-13, 1030-15 and a second input waveguide 1030-19, 1030-23, 1030-27, and 1030-31 associated with a second ring. -1, 1030-3, 1030-5, 1030-7, 1030-9, 1030-11, 1030-13, 1030-15, 1030-19, 1030-23, 1030-27, and 1030-31 instead include. (Due to the limited space, only the input waveguides 1030-3, 1030-7, 1030-11, and 1030-15 are given reference numerals in FIG. 10.) First Input Waveguide 1030-1, In 1030-3, 1030-5, 1030-7, 1030-9, 1030-11, 1030-13, and 1030-15, the core of one of the intersecting waveguides is the core of the other waveguide. Alternatively, through the cladding, at least one of the first output waveguides (eg, first output waveguide 1030-11) is at least one of the internode waveguides of the first ring (eg, first output waveguide 1030-11). For example, it may be formed on the substrate so as to intersect the inter-node waveguide 130-15). Each first input waveguide (eg, 1030-11) may be connected to the outside of the first ring and so as to receive an optical signal from outside the first ring and the received optical signal. May be configured to transmit to the internode waveguide of the first ring (eg 130-11). Similarly, in the second input waveguides 1030-19, 1030-23, 1030-27, and 1030-31, the core of one of the intersecting waveguides is the core or clad of the other waveguide. Through, at least one of the second input waveguides (eg, second input waveguide 1030-27) is at least one of the internode waveguides of the second ring (eg, nodes). It may be formed on the substrate so as to intersect the interwaveguide 130-32). Each second input waveguide (eg, 1030-27) may be connected to the outside of the second ring and so as to receive an optical signal from outside the second ring and the received optical signal. May be configured to transmit to the internode waveguide in the second ring (eg 130-27).

第1の外側光送信機グループの光送信機(例えば、光送信機チップ110Aの光送信機110-1、110-5、110-9、および110-13、または光送信機チップ110Cの光送信機110-3、110-7、110-11、および110-15)のそれぞれは、複数の第1の入力導波路(例えば、1030-1、1030-3、1030-5、1030-7、1030-9、1030-11、1030-13、および1030-15)のうちの第1の入力導波路に光学的に接続されてよく、かつ第1の入力導波路によって送信されるべき光信号を発するように構成されてよい。同様に、第2の外側光送信機グループの光送信機(例えば、光送信機チップ110Gの光送信機110-19、110-23、110-27、および110-31)のそれぞれは、複数の第2の入力導波路(例えば、第2の入力導波路1030-19、1030-23、1030-27、および1030-31)のうちの第2の入力導波路に光学的に接続されてよく、かつ第2の入力導波路によって送信されるべき光信号を発するように構成されてよい。すなわち、各第2の入力導波路(例えば、第2の入力導波路1030-19、1030-23、1030-27、または1030-31)は、第2の外側光送信機グループ(例えば、光送信機チップ110Gの光送信機110-19、110-23、110-27、および110-31)のうちの光送信機に光学的に接続されてよく、かつ光送信機から発せられた光信号を受信するように、かつ受信された光信号を第2のリングのノード間導波路(例えば、ノード間導波路130-19、130-23、130-27、または130-31)に送信するように構成されてよい。一部の実施形態において、第1の外側光送信機グループ(例えば、光送信機チップ110Aの光送信機110-1、110-5、110-9、もしくは110-13、または光送信機チップ110Cの光送信機110-3、110-7、110-11、もしくは110-15)、あるいは第2の外側光送信機グループ(例えば、光送信機チップ110Gの光送信機110-19、110-23、110-27、および110-31)のうちの1つまたは複数の光送信機は、このようにして、光ニューラル・コンポーネント100を含むニューラル・ネットワークの入力の役割をしてよい。例えば、図10に示される導波路アーキテクチャが、完全なニューラル・ネットワークである光ニューラル・コンポーネント100を表す事例において、光送信機チップ110Cは、ニューラル・ネットワークの入力の役割をしてよい。 Optical transmitters of the first outer optical transmitter group (eg, optical transmitters 110-1, 110-5, 110-9, and 110-13 of the optical transmitter chip 110A, or optical transmitters of the optical transmitter chip 110C. Each of the machines 110-3, 110-7, 110-11, and 110-15) has a plurality of first input waveguides (eg, 1030-1, 1030-3, 1030-5, 1030-7, 1030). -9, 1030-11, 1030-13, and 1030-15) may be optically connected to the first input waveguide and emit an optical signal to be transmitted by the first input waveguide. It may be configured as follows. Similarly, each of the optical transmitters of the second outer optical transmitter group (eg, optical transmitters 110-19, 110-23, 110-27, and 110-31 of the optical transmitter chip 110G) may be plural. It may be optically connected to the second input waveguide of the second input waveguide (eg, second input waveguide 1030-19, 1030-23, 1030-27, and 1030-31). And it may be configured to emit an optical signal to be transmitted by the second input waveguide. That is, each second input waveguide (eg, second input waveguide 1030-19, 1030-23, 1030-27, or 1030-31) is a second outer optical transmitter group (eg, optical transmitter). An optical signal that may be optically connected to the optical transmitter of the optical transmitters 110-19, 110-23, 110-27, and 110-31) of the machine chip 110G and that is emitted from the optical transmitter is transmitted. To receive and to transmit the received optical signal to the internode waveguide in the second ring (eg, internode waveguides 130-19, 130-23, 130-27, or 130-31). May be configured. In some embodiments, a first outer optical transmitter group (eg, optical transmitter 110-1, 110-5, 110-9, or 110-13, or optical transmitter chip 110C of optical transmitter chip 110A). Optical transmitters 110-3, 110-7, 110-11, or 110-15), or a second outer optical transmitter group (eg, optical transmitters 110-19, 110-23 of the optical transmitter chip 110G). , 110-27, and 110-31) in this way may serve as an input for a neural network containing the optical neural component 100. For example, in the case where the waveguide architecture shown in FIG. 10 represents an optical neural component 100 that is a complete neural network, the optical transmitter chip 110C may serve as an input to the neural network.

ノード内信号線190-1、190-3、190-5、190-7、190-9、190-11、190-13、190-15、190-19、190-23、190-27、および190-31の代わりに、図10の導波路アーキテクチャは、前述されるとおりニューラル・ネットワークの入力および出力の例を与えるべき、この例において完全に省かれている送信機チップ110Cおよび受信機チップ120Cに接続された、リング間ノード内信号線1040-19、1040-23、1040-27、および1040-31、ならびに1040-1、1040-5、1040-9、および1040-13を代わりに含む。(限られたスペースのため、リング間ノード内信号線1040-19、1040-23、1040-27、および1040-31だけに、図10において参照符号が与えられる。恣意的な規約によって、接尾番号-19、-23、-27、および-31は、送信機チップのリングの対応するノード間導波路130-19、130-23、130-27、および130-31を参照することに留意されたい。)各リング間ノード内信号線(例えば、リング間ノード内信号線1040-19)は、第1の外側光受信機グループのうちの光受信機(例えば、光受信機120A)、および第2の外側光送信機グループのうちの光送信機(例えば、光送信機110G)に接続されてよく、かつ光受信機によって受信される光信号のパワーを表す電気信号を受信するように、かつ電気信号を光送信機に送信するように構成されてよく、その結果、ニューロンの入力および出力を形成すべく光受信機と光送信機を接続する。同様に、各リング間ノード内信号線(例えば、リング間ノード内信号線1040-1)は、第1の外側光送信機グループのうちの光送信機(例えば、光送信機110A)、および第2の外側光受信機グループのうちの光受信機(例えば、光受信機120G)に接続されてよく、かつ光受信機によって受信される光信号のパワーを表す電気信号を受信するように、かつ電気信号を光送信機に送信するように構成されてよく、その結果、ニューロンの入力および出力を形成すべく光受信機と光送信機を接続する。すなわち、リング間ノード内信号線を使用することによって、第1のリングの光受信機が、第2のリングの光送信機に接続されてよく、かつ第2のリングの光受信機が、第1のリングの光送信機に接続されてよく、その結果、リングを接続するニューロンとして機能してよいリング間ノードを形成する。このようにして、恣意的な数の送信機および受信機が、光ニューラル・コンポーネント100、または光ニューラル・コンポーネント100を備えるニューラル・ネットワークを拡大縮小すべく恣意的な数のリングをまたいで組み合わせられてよい。そのような拡大縮小は、リングを組み合わせて、スーパー・ループまたはスーパー・リングを形成すべく、それら自体、組み合わされて、さらにより大きい、より高次のリングまたは他の構造にされてよい、恣意的な数のより大きい、より高次のリングまたは他の構造にすることを含み得る。例えば、図10に示される2つのリングが、一次リングと見なされる場合、一連のそのような一次リングが、より大きい二次リングを形成すべく自らの上に曲がり込む並びにおいて接続され得る。そのような二次リングが、次に、同様の様態で他の二次リングに接続されてよいといった具体である。すべてのそのような接続は、例えば、図10に示されるとおり入力導波路および出力導波路によって実現され得る。 In-node signal lines 190-1, 190-3, 190-5, 190-7, 190-9, 190-11, 190-13, 190-15, 190-19, 190-23, 190-27, and 190 Instead of -31, the waveguide architecture of FIG. 10 should provide examples of the inputs and outputs of the neural network as described above, to the transmitter chip 110C and receiver chip 120C, which are completely omitted in this example. The connected inter-ring node signal lines 1040-19, 1040-23, 1040-27, and 1040-31, and 1040-1, 1040-5, 1040-9, and 1040-13 are included instead. (Due to the limited space, only the inter-ring node signal lines 1040-19, 1040-23, 1040-27, and 1040-31 are given reference numerals in FIG. 10. By arbitrary convention, suffix numbers. Note that -19, -23, -27, and -31 refer to the corresponding internode waveguides 130-19, 130-23, 130-27, and 130-31 in the ring of the transmitter chip. Each inter-ring node signal line (eg, inter-ring node signal line 1040-19) is an optical receiver in the first outer optical receiver group (eg, optical receiver 120A), and a second. To receive electrical signals that may be connected to an optical transmitter (eg, optical transmitter 110G) within the outer optical transmitter group and that represent the power of the optical signal received by the optical receiver. The signal may be configured to be transmitted to the optical transmitter, thus connecting the optical receiver and the optical transmitter to form the input and output of the neuron. Similarly, each inter-ring node signal line (eg, inter-ring node signal line 1040-1) is an optical transmitter in the first outer optical transmitter group (eg, optical transmitter 110A), and a second. To receive an electrical signal that may be connected to an optical receiver (eg, optical receiver 120G) in the outer optical receiver group of 2 and that represents the power of the optical signal received by the optical receiver. It may be configured to send an electrical signal to the optical transmitter, thus connecting the optical receiver and the optical transmitter to form the inputs and outputs of the neuron. That is, by using the signal line in the inter-ring node, the optical receiver of the first ring may be connected to the optical transmitter of the second ring, and the optical receiver of the second ring is the second. It may be connected to the optical transmitter of one ring, thus forming an interring node that may function as a neuron connecting the rings. In this way, an arbitrary number of transmitters and receivers are combined across an arbitrary number of rings to scale the optical neural component 100, or the neural network with the optical neural component 100. It's okay. Such scaling may be combined into a larger, higher order ring or other structure by itself, to combine the rings to form a super loop or super ring, arbitrarily. It may include making a higher, higher order ring or other structure with a larger number of objects. For example, if the two rings shown in FIG. 10 are considered primary rings, a series of such primary rings may be connected in an array that bends over them to form a larger secondary ring. It is specific that such a secondary ring may then be connected to another secondary ring in a similar manner. All such connections can be achieved, for example, by input and output waveguides, as shown in FIG.

図11は、本発明の実施形態による光ニューラル・コンポーネント100の導波路アーキテクチャの例示的な図を示す。図11において、第1の複数の一次リング1110が、図の左側に8つの一次リング1110を含む大きいリングによって表される、より大きい二次リングを形成すべく自らの上に曲がり込む並びにおいて接続される。第2の複数の一次リング1110が、図の右側に8つの一次リング1110を含む大きいリングによって表される、より大きい二次リングを形成すべく自らの上に曲がり込む同様の並びにおいて接続される。2つの二次リングを接続する1つの例示的な接続を含む、一次リング1110の間の接続(二重線として示される)が示される。2つの接続を有する一次リング1110のそれぞれは、図10の第1の(左端の)リングとして構造化されてよい一方で、3つの接続を有する一次リング1110のそれぞれも同様に、図10の第1の(左端の)リングとして構造化されてよいが、送信機チップ110と受信機チップ120のさらなるペアが、内側グループ(図10におけるチップ110/120Bおよび110/120Dを包含する)から外側グループ(図10におけるチップ110/120Aおよび110/120Cを包含する)に移動される。このため、図11における接続のそれぞれは、図10における送信機/受信機チップ110/120Aおよび110/120Gと同様に、接続された第1の一次リング1110の導波路および外側送信機/受信機チップ・ペアを包含してよい。図11における左端の突出した接続は、図11に示される二次リングのペア(図1における送信機/受信機チップ110/120Cおよび接続された導波路と同様の)のための入力/出力の役割をしてよい。図11の二次リングは、光ニューラル・コンポーネント100、または光ニューラル・コンポーネント100を備えるニューラル・ネットワークを拡大縮小すべく三次リングまたはより高次のリングになるように接続されてよい。 FIG. 11 shows an exemplary diagram of the waveguide architecture of the optical neural component 100 according to an embodiment of the present invention. In FIG. 11, the first plurality of primary rings 1110 are connected in an array that bends over them to form a larger secondary ring, represented by a large ring containing eight primary rings 1110 on the left side of the figure. Will be done. A second plurality of primary rings 1110 are connected in a similar arrangement that bends over itself to form a larger secondary ring, represented by a large ring containing eight primary rings 1110 on the right side of the figure. .. A connection (shown as a double line) between the primary rings 1110 is shown, including one exemplary connection connecting the two secondary rings. Each of the primary rings 1110 with two connections may be structured as the first (leftmost) ring of FIG. 10, while each of the primary rings 1110 with three connections is likewise the first (leftmost) ring of FIG. Although structured as a ring (on the far left) of 1, an additional pair of transmitter chip 110 and receiver chip 120 is from the inner group (including chips 110 / 120B and 110 / 120D in FIG. 10) to the outer group. Moved to (including chips 110 / 120A and 110 / 120C in FIG. 10). Therefore, each of the connections in FIG. 11 is the waveguide and outer transmitter / receiver of the connected first primary ring 1110, similar to the transmitter / receiver chips 110 / 120A and 110 / 120G in FIG. It may include a chip pair. The leftmost protruding connection in FIG. 11 is the input / output for the pair of secondary rings shown in FIG. 11 (similar to the transmitter / receiver chips 110 / 120C and the connected waveguide in FIG. 1). You may play a role. The secondary ring of FIG. 11 may be connected to be a tertiary ring or a higher order ring to scale the optical neural component 100, or the neural network comprising the optical neural component 100.

前段の説明において、出力導波路(例えば、1010C-4)、入力導波路(例えば、1030-3)、およびリング間ノード内信号線(例えば、1040-19)は、それぞれ、受信する導波路(例えば、170D-3)、送信する導波路(例えば、150-4)、およびノード内信号線(例えば、190-20)とは異なる名称によって参照される。しかし、第1のリングおよび第2のリングとの関係は別にして、出力導波路、入力導波路、およびリング間ノード内信号線は、それぞれ、受信する導波路、送信する導波路、およびノード内信号線の例と見なされてよく、同一のそれぞれの構造を有してよい。したがって、本開示の全体にわたって、受信する導波路、送信する導波路、およびノード内信号線の任意の説明が、それぞれ、出力導波路、入力導波路、およびリング間ノード内信号線に同様に当てはまり得る。 In the previous description, the output waveguide (eg, 1010C-4), the input waveguide (eg, 1030-3), and the inter-ring node signal line (eg, 1040-19) are each receiving a waveguide (eg, 1040-19). For example, it is referred to by a different name from 170D-3), the waveguide to transmit (eg 150-4), and the signal line within the node (eg 190-20). However, apart from the relationship between the first ring and the second ring, the output waveguide, the input waveguide, and the inter-node signal line in the ring are the receiving waveguide, the transmitting waveguide, and the node, respectively. It may be considered as an example of an internal signaling line and may have the same respective structures. Accordingly, throughout the present disclosure, any description of the receiving waveguide, the transmitting waveguide, and the intra-node signal line applies equally to the output waveguide, the input waveguide, and the inter-ring node signal line, respectively. obtain.

前述したとおり、ノード間導波路130-1ないし130-32は、光送信機に専用であってよい。本開示の全体にわたって使用される参照符号によって示されるとおり、各光送信機チップの同じ位置付けの光送信機に関連付けられたノード間導波路(例えば、同一のチャネルのノード間導波路)、例えば、ノード間導波路130-1および130-2(光送信機チップ110Aの光送信機110-1、および光送信機チップ110Bの光送信機110-2にそれぞれ関連付けられた)は、ファインピッチ構造で隣接するように配置されてよい。代替として、送信機の差動ペア(例えば、光送信機110-1および110-5)に関連付けられたノード間導波路が、ファインピッチ構造で隣接するように配置されてよい。あるいは、別の代替として、各光送信機チップの光送信機のすべて(例えば、光送信機110-1、110-5、110-9、および110-13)に関連付けられたノード間導波路が、ファインピッチ構造で隣接するように配置されてよい。これら後者2つの代替に関して、ミラー140A~Hまたはミラー160A~H、あるいはその両方のそれぞれにおける別々のミラー要素の数を減らすことが可能である。 As described above, the internode waveguides 130-1 to 130-32 may be dedicated to the optical transmitter. Internode waveguides (eg, internode waveguides of the same channel) associated with the same positioned optical transmitter of each optical transmitter chip, eg, as indicated by reference numerals used throughout the present disclosure. The internode waveguides 130-1 and 130-2 (associated with the optical transmitter 110-1 of the optical transmitter chip 110A and the optical transmitter 110-2 of the optical transmitter chip 110B, respectively) have a fine pitch structure. They may be arranged adjacent to each other. Alternatively, the internode waveguides associated with the differential pair of transmitters (eg, optical transmitters 110-1 and 110-5) may be arranged adjacently in a fine pitch structure. Alternatively, another alternative is an internode waveguide associated with all of the optical transmitters on each optical transmitter chip (eg, optical transmitters 110-1, 110-5, 110-9, and 110-13). , May be arranged adjacent to each other in a fine pitch structure. For these latter two alternatives, it is possible to reduce the number of separate mirror elements in each of the mirrors 140A-H and / or mirrors 160A-H.

図1、図3~図6、図10、および図11において、かつ本説明の全体にわたって、光ニューラル・コンポーネント100が参照される。「光ニューラル・コンポーネント」という術語、および図面における対応する参照符号「100」は、本開示の全体にわたって説明される導波路アーキテクチャの任意のコンポーネントまたはコンポーネントの組合せ、例えば、図1、図3~図6、図10、または図11の全体、図1、図3~図6、図10、または図11の一部分、図1、図3~図6、図10、または図11の変形または拡張、あるいはその両方、あるいはニューラル・ネットワーク全体を含め、本開示において説明され、図面に特に示されない導波路アーキテクチャの任意の実施形態の任意の部分、変形、または拡張、あるいはその組合せを参照し得る。光ニューラル・コンポーネント100またはニューラル・ネットワークは、ニューラル・ネットワークのバランスを調整するために、光送信機の発せられた光信号のパワー、または光受信機の感度、あるいはその両方を調整する何らかの手段を含んでもよく、またはそのような手段に接続されてもよい。調整パラメータは、メモリに記憶され得る。そのような手段は、例えば、光ニューラル・コンポーネント100またはニューラル・ネットワークに接続されたコンピュータを含んでよい。そのようなコンピュータは、光ニューラル・コンポーネント100またはニューラル・ネットワークの実際的な機能、例えば、少なくとも部分的にニューラル・コンピューティングを使用する、もしくはニューラル・コンピューティングと協働するコンピュータ・プログラムを実行すること、フィルタ180(出力フィルタ1020を含む)の重みを変えること、ミラー160の反射係数を変えること、光送信機から光信号、例えば、命令されたパワーを有する初期の光信号を発する要求を発光すること、光受信機によって受信される光信号のパワーを監視し、かつ読み取ること、および値をコンピュータ・プログラムに戻すこと、その他をさらに提供してよい。コンピュータは、例えば、同一のパワーを有する光信号が光送信機によって発せられるように命令され、かつ同一の重みがすべてのフィルタに設定される場合、同一のパワー・レベルがすべての光受信機において測定され得るかどうかを確認してよく、かつコンピュータは、それに相応して調整を行ってよい。 Reference is made to the optical neural component 100 in FIGS. 1, 3-6, 10 and 11, and throughout this description. The term "optical neural component" and the corresponding reference numeral "100" in the drawings are any component or combination of components of the waveguide architecture described throughout the present disclosure, eg, FIGS. 1, 3-3. 6, the whole of FIG. 10, or FIG. 11, FIG. 1, FIGS. 3 to 6, FIG. 10, or a part of FIG. 11, a modification or extension of FIG. 1, FIGS. 3 to 6, FIG. 10, or FIG. Any part, variant, or extension, or combination thereof, of any embodiment of the waveguide architecture described in the present disclosure and not specifically shown in the drawings, including both, or the entire neural network, may be referenced. The optical neural component 100 or the neural network provides some means of adjusting the power of the optical signal emitted by the optical transmitter, the sensitivity of the optical receiver, or both in order to balance the neural network. It may be included or connected to such means. Adjustment parameters can be stored in memory. Such means may include, for example, an optical neural component 100 or a computer connected to a neural network. Such a computer runs a computer program that uses or works with optical neural component 100 or a practical function of the neural network, eg, neural computing, at least in part. That, changing the weight of the filter 180 (including the output filter 1020), changing the reflection coefficient of the mirror 160, emitting a request from the optical transmitter to emit an optical signal, eg, an initial optical signal with the commanded power. It may further provide that it monitors and reads the power of the optical signal received by the optical receiver, and returns the value to a computer program, and so on. A computer may have the same power level in all optical receivers, for example, if an optical signal with the same power is instructed to be emitted by an optical transmitter and the same weight is set for all filters. It may be checked if it can be measured, and the computer may make adjustments accordingly.

本開示から理解され得るとおり、光ニューラル・コンポーネント100および関連する実施形態の特徴は、従来の技法に関連する欠点を回避することを可能にする。本明細書において示され、説明される導波路アーキテクチャを使用して、光ニューラル・コンポーネント100は、基板、例えば、プリント回路基板の上で互いに交差するように形成された導波路を介して損失の低い光信号伝送によって光スパイク・コンピューティングをサポートすることができる。したがって、開示される導波路アーキテクチャは、従来の電子アプローチの速度制限を取り除きながら、設計柔軟性(例えば、レイアウト、材料、その他)を可能にすることができる。 As can be understood from the present disclosure, the features of the optical neural component 100 and related embodiments make it possible to avoid the shortcomings associated with conventional techniques. Using the waveguide architecture shown and described herein, the optical neural component 100 is of loss through a waveguide formed to intersect each other on a substrate, eg, a printed circuit board. Low optical signal transmission can support optical spike computing. Thus, the disclosed waveguide architecture can allow design flexibility (eg, layout, materials, etc.) while removing the speed limits of traditional electronic approaches.

本発明の実施形態が説明されてきたが、本発明の技術範囲は、前段で説明される実施形態に限定されない。前段で説明される実施形態に様々な変更および改良が加えられ得ることが、当業者には明白である。また、特許請求の範囲から、そのような変更および改良が加えられた実施形態が、本発明の技術範囲に含まれ得ることも明白である。 Although embodiments of the present invention have been described, the technical scope of the present invention is not limited to the embodiments described in the preceding paragraph. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and improvements may be made to the embodiments described above. It is also clear from the claims that embodiments with such modifications and improvements may be included in the technical scope of the invention.

Claims (25)

光ニューラル・コンポーネントであって、
複数の光送信機と、
複数の光受信機と、
基板上に形成された複数のノード間導波路と、
交差する導波路のうちの一方の導波路のコアが他方の導波路のコアもしくはクラッドを通過して、送信する導波路のうちの少なくとも1つが少なくとも1つのノード間導波路と交差するように前記基板上に形成された複数の送信する導波路であって、それぞれが、前記複数の光送信機のうちの光送信機に光学的に接続され、かつ前記光送信機から発せられた光信号を受信するように、かつ前記光信号を、前記複数のノード間導波路のうちのノード間導波路に送信するように構成された、前記送信する導波路と、
反射された光信号をもたらすべく前記複数のノード間導波路のうちの前記ノード間導波路上で伝播する光信号をそれぞれが部分的に反射すべく、前記基板上に形成された複数のミラーと、
交差する導波路のうちの一方の導波路のコアが他方の導波路のコアもしくはクラッドを通過して、少なくとも1つの受信する導波路が前記ノード間導波路のうちの前記少なくとも1つと交差するように前記基板上に形成された複数の受信する導波路であって、それぞれが、前記複数の光受信機のうちの光受信機に光学的に接続され、かつ前記複数のミラーのうちのミラーによってもたらされる前記反射された光信号を受信するように、かつ前記反射された光信号を前記光受信機に送信するように構成された、前記受信する導波路と、
前記複数のミラーのうちの前記ミラーによってもたらされる前記反射された光信号に、前記反射された光信号が、前記反射された光信号を受信する前記受信する導波路によって前記光受信機に送信される前に、重みを適用するようにそれぞれが構成された、前記基板上に形成された複数のフィルタと
を備える光ニューラル・コンポーネント。
An optical neural component
With multiple optical transmitters,
With multiple optical receivers,
Multiple node-to-node waveguides formed on the board,
The core of one of the intersecting waveguides passes through the core or cladding of the other waveguide so that at least one of the transmitting waveguides intersects the at least one internode waveguide. A plurality of transmitting waveguides formed on a substrate, each of which is optically connected to an optical transmitter among the plurality of optical transmitters and emits an optical signal emitted from the optical transmitter. The transmitting waveguide configured to be received and to transmit the optical signal to the internode waveguide among the plurality of internode waveguides.
With a plurality of mirrors formed on the substrate so as to partially reflect the optical signal propagating on the internode waveguide among the plurality of internode waveguides to bring about the reflected optical signal. ,
The core of one of the intersecting waveguides passes through the core or cladding of the other waveguide so that at least one receiving waveguide intersects the at least one of the internode waveguides. A plurality of receiving waveguides formed on the substrate, each of which is optically connected to an optical receiver among the plurality of optical receivers and by a mirror among the plurality of mirrors. The receiving waveguide configured to receive the resulting reflected optical signal and to transmit the reflected optical signal to the optical receiver.
The reflected optical signal is transmitted to the optical receiver by the receiving waveguide for receiving the reflected optical signal to the reflected optical signal brought about by the mirror among the plurality of mirrors. An optical neural component with a plurality of filters formed on the substrate, each configured to apply weights prior to.
前記複数の光送信機は、同一の波長で光信号を発する2つ以上の光送信機を含み、かつ
前記複数のノード間導波路は、前記2つ以上の光送信機のそれぞれに専用のノード間導波路を含む、請求項1に記載の光ニューラル・コンポーネント。
The plurality of optical transmitters include two or more optical transmitters that emit optical signals at the same wavelength, and the plurality of node-to-node waveguides are dedicated nodes to each of the two or more optical transmitters. The optical neural component of claim 1, comprising an interwavelength path.
前記複数のフィルタは、中性密度フィルタを含む、請求項2に記載の光ニューラル・コンポーネント。 The optical neural component according to claim 2, wherein the plurality of filters include a neutral density filter. 前記複数の受信する導波路のうちの受信する導波路の上で伝播する光信号に入力光信号を光学的に加算するようにそれぞれが構成された、前記基板上に形成された複数の結合器をさらに備え、
前記複数の受信する導波路の各導波路の上で伝播する光信号は、前記受信する導波路が接続された前記光受信機に送信される間、前記複数の結合器のうちの結合器を介して前記複数の受信する導波路のうちの別の導波路上で伝播する光信号に光学的に加算され、前記光学的加算は、前記複数のフィルタのうちのあるフィルタによって重みが適用された後に行われる、請求項1に記載の光ニューラル・コンポーネント。
A plurality of couplers formed on the substrate, each configured to optically add an input optical signal to an optical signal propagating on the receiving waveguide among the plurality of receiving waveguides. Further prepared,
The optical signal propagating on each waveguide of the plurality of receiving waveguides is a coupler of the plurality of couplers while being transmitted to the optical receiver to which the receiving waveguide is connected. Optically added to an optical signal propagating on another of the plurality of received waveguides through the optical addition, the optical addition is weighted by one of the plurality of filters . The optical neural component according to claim 1, which is performed later.
前記複数の結合器は、第1の入口アームおよび出口アームによって前記複数の導波路のうちの第1の受信する導波路に接続されたY字形の導波路構造を有する少なくとも1つの結合器を含み、
前記少なくとも1つの結合器は、前記入力光信号が前記Y字形の導波路構造の第2の入口アームに入り、かつ前記第2の入口アームが前記Y字形の導波路構造の前記第1の入口アームと出会う前記第1の受信する導波路上で伝播する光信号に加わるように、前記入力光信号として、前記複数の受信する導波路のうちの第2の受信する導波路上で伝播する光信号を受信するように構成される、請求項4に記載の光ニューラル・コンポーネント。
The plurality of couplings include at least one coupling having a Y-shaped waveguide structure connected to the first receiving waveguide of the plurality of waveguides by a first inlet arm and an exit arm. ,
In the at least one coupler, the input optical signal enters the second inlet arm of the Y-shaped waveguide structure, and the second inlet arm is the first inlet of the Y-shaped waveguide structure. Light propagating on the second receiving waveguide of the plurality of receiving waveguides as the input optical signal so as to be added to the optical signal propagating on the first receiving waveguide that meets the arm. The optical waveguide according to claim 4, which is configured to receive a signal.
前記複数のフィルタは、前記重みを変更するように交換され得る交換可能なフィルタを含む、請求項1に記載の光ニューラル・コンポーネント。 The optical neural component of claim 1, wherein the plurality of filters include interchangeable filters that can be exchanged to change the weights. 前記複数のフィルタは、前記重みを変更すべく透明度が変えられ得る可変フィルタを含む、請求項1に記載の光ニューラル・コンポーネント。 The optical neural component according to claim 1, wherein the plurality of filters include a variable filter whose transparency can be changed to change the weight. 少なくとも1つの光送信機、または少なくとも1つの光受信機をそれぞれが含む、前記基板上に実装された複数の半導体チップをさらに備える請求項1に記載の光ニューラル・コンポーネント。 The optical neural component of claim 1, further comprising a plurality of semiconductor chips mounted on the substrate, each comprising at least one optical transmitter, or at least one optical receiver. 前記複数の半導体チップは、光送信機チップと、光受信機チップとを含み、前記光送信機チップのそれぞれは、前記複数の光送信機のうちの1つまたは複数を含み、かつ前記光受信機チップのそれぞれは、前記光受信機のうちの1つまたは複数を含み、かつ
前記光送信機チップは、1つまたは複数の光送信機が第1の波長で第1の光信号を発する第1の光送信機チップと、1つまたは複数の光送信機が前記第1の波長で第2の光信号を発する第2の光送信機チップとを含む、請求項8に記載の光ニューラル・コンポーネント。
The plurality of semiconductor chips include an optical transmitter chip and an optical receiver chip, each of the optical transmitter chips including one or more of the plurality of optical transmitters, and the optical receiver. Each of the machine chips comprises one or more of the optical receivers, and the optical transmitter chip is such that one or more optical transmitters emit a first optical signal at a first wavelength. 8. The optical neural according to claim 8, comprising one optical transmitter chip and a second optical transmitter chip in which one or more optical transmitters emit a second optical signal at said first wavelength. component.
前記光送信機チップのそれぞれは、同一の数の光送信機を含み、
前記光受信機チップのそれぞれは、同一の数の光受信機を含み、
前記光送信機チップのそれぞれに含まれる光送信機の数は、前記光受信機チップそれぞれに含まれる光受信機の数と同一であり、かつ
前記送信する導波路を介して前記光送信機チップのそれぞれに接続されたノード間導波路の数は、前記光送信機チップのそれぞれに含まれる光送信機の前記数、および前記光受信機チップのそれぞれに含まれる光受信機の前記数と同一である、請求項9に記載の光ニューラル・コンポーネント。
Each of the optical transmitter chips contains the same number of optical transmitters.
Each of the optical receiver chips contains the same number of optical receivers.
The number of optical transmitters included in each of the optical transmitter chips is the same as the number of optical receivers included in each of the optical receiver chips, and the optical transmitter chip is transmitted via the waveguide. The number of internode waveguides connected to each of the above is the same as the number of optical transmitters included in each of the optical transmitter chips and the number of optical receivers included in each of the optical receiver chips. The optical neural component according to claim 9.
前記複数の半導体チップのそれぞれは、半導体チップに含まれる前記少なくとも1つの光送信機、または前記半導体チップに含まれる前記少なくとも1つの光受信機が、前記基板に面するように位置付けられ、
前記複数の送信する導波路は、前記基板に垂直な方向からの光を前記基板に平行な方向に向け直すように構成された入口ミラーを介して前記複数の光送信機に接続され、かつ
前記複数の受信する導波路は、前記基板に平行な前記方向からの前記光を前記基板に垂直な前記方向に向け直すように構成された出口ミラーを介して前記複数の光受信機に接続される、請求項8に記載の光ニューラル・コンポーネント。
In each of the plurality of semiconductor chips, the at least one optical transmitter included in the semiconductor chip or the at least one optical receiver included in the semiconductor chip is positioned so as to face the substrate.
The plurality of transmitting waveguides are connected to the plurality of optical transmitters via an inlet mirror configured to direct light from a direction perpendicular to the substrate in a direction parallel to the substrate, and said. The plurality of receiving waveguides are connected to the plurality of optical receivers via an outlet mirror configured to direct the light from the direction parallel to the substrate in the direction perpendicular to the substrate. , The optical neural component of claim 8.
複数のノード内信号線をさらに備え、
各ノード内信号線は、前記複数の光受信機のそれぞれの光受信機、および前記複数の光送信機のそれぞれの光送信機に接続され、かつ前記光受信機によって受信される光信号のパワーを表す電気信号を受信するように、かつ前記電気信号を前記光送信機に送信するように構成され、その結果、ニューロンの入力および出力を形成すべく前記光受信機と前記光送信機を接続する、請求項8に記載の光ニューラル・コンポーネント。
Further equipped with signal lines in multiple nodes,
The signal line in each node is connected to each optical receiver of the plurality of optical receivers and each optical transmitter of the plurality of optical transmitters, and the power of the optical signal received by the optical receiver. The optical receiver and the optical transmitter are connected so as to receive an electric signal representing the above and to transmit the electric signal to the optical transmitter, and as a result, to form input and output of a neuron. The optical neural component according to claim 8.
ノード内信号線を介して光送信機に接続された前記複数の光受信機のそれぞれに関して、前記複数のミラーは、反射された光信号が前記光受信機に送信され、かつ前記光送信機によって発せられる前記光信号に関して反射係数が実質的に0である少なくとも1つのミラーを含む、請求項12に記載の光ニューラル・コンポーネント。 For each of the plurality of optical receivers connected to the optical transmitter via the signal line in the node, the plurality of mirrors transmit the reflected optical signal to the optical receiver and are transmitted by the optical transmitter. 12. The optical neural component of claim 12, comprising at least one mirror having a reflection coefficient of substantially 0 with respect to the emitted optical signal. 前記複数のノード間導波路、前記複数の送信する導波路、および前記複数の受信する導波路は、前記基板の単一の層においてポリマで作られる、請求項1に記載の光ニューラル・コンポーネント。 The optical neural component of claim 1, wherein the plurality of node-to-node waveguides, the plurality of transmitting waveguides, and the plurality of receiving waveguides are made of polymers in a single layer of the substrate. 前記複数の光送信機は、差動ペアの第1の光送信機が可変光信号を発する一方で、前記差動ペアの第2の光送信機が基準光信号を発する、前記差動ペアに分割される、請求項1に記載の光ニューラル・コンポーネント。 The plurality of optical transmitters are the differential pair in which the first optical transmitter of the differential pair emits a variable optical signal, while the second optical transmitter of the differential pair emits a reference optical signal. The optical neural component according to claim 1, which is divided. 差動ペアのうちの1つまたは複数をそれぞれが含む、前記基板上に実装された複数の半導体チップをさらに備える請求項15に記載の光ニューラル・コンポーネント。 15. The optical neural component of claim 15, further comprising a plurality of semiconductor chips mounted on the substrate, each comprising one or more of the differential pairs. 前記複数の半導体チップのそれぞれは、前記差動ペアのうちの2つ以上を含む、請求項16に記載の光ニューラル・コンポーネント。 16. The optical neural component of claim 16, wherein each of the plurality of semiconductor chips comprises two or more of the differential pairs. 前記複数のノード間導波路は、同心のループとして配置された2つ以上のノード間導波路を有する第1のリングを含み、
前記複数の光送信機は、前記第1のリングの内側に置かれた2つ以上の光送信機を有する第1の内側光送信機グループを含み、かつ
前記複数の光受信機は、前記第1のリングの内側に置かれた2つ以上の光受信機を有する第1の内側光受信機グループを含む、請求項1に記載の光ニューラル・コンポーネント。
The plurality of internode waveguides include a first ring having two or more internode waveguides arranged as concentric loops.
The plurality of optical transmitters includes a first inner optical transmitter group having two or more optical transmitters placed inside the first ring, and the plurality of optical receivers are said to be the first. The optical neural component of claim 1, comprising a first inner optical receiver group having two or more optical receivers located inside one ring.
前記複数のミラーは、反射された光信号をもたらすべく前記第1のリングのノード間導波路上で伝播する光信号を部分的に反射するように各ミラーが構成された、第1のミラー・グループを含み、
前記光ニューラル・コンポーネントは、交差する導波路のうちの一方の導波路のコアが他方の導波路のコアもしくはクラッドを通過して、少なくとも1つの第1の出力導波路が前記第1のリングの少なくとも1つのノード間導波路と交差するように前記基板上に形成された複数の第1の出力導波路をさらに備え、各第1の出力導波路は、前記第1のリングの外側に接続され、かつ前記第1のミラー・グループのうちの第1のミラーによってもたらされる前記反射された光信号を受信するように、かつ前記反射された光信号を前記第1のリングの外側に送信するように構成される、請求項18に記載の光ニューラル・コンポーネント。
Each mirror is configured such that the plurality of mirrors partially reflect the optical signal propagating on the internode waveguide of the first ring in order to bring about the reflected optical signal. Including groups
In the optical neural component, the core of one of the intersecting waveguides passes through the core or cladding of the other waveguide, and at least one first output waveguide is of the first ring. Further comprising a plurality of first output waveguides formed on the substrate to intersect at least one internode waveguide, each first output waveguide is connected to the outside of the first ring. And to receive the reflected optical signal brought about by the first mirror of the first mirror group and to transmit the reflected optical signal to the outside of the first ring. 18. The optical waveguide component of claim 18.
前記複数のミラーのうちの第1のミラーによってもたらされる前記反射された光信号に、前記反射された光信号が、前記反射された光信号を受信する前記第1の出力導波路によって前記第1のリングの外側に送信される前に、重みを適用するように構成された、前記基板上に形成された第1の出力フィルタをさらに備える請求項19に記載の光ニューラル・コンポーネント。 The reflected optical signal is added to the reflected optical signal brought about by the first mirror among the plurality of mirrors, and the reflected optical signal is received by the first output waveguide that receives the reflected optical signal. 19. The optical neural component of claim 19, further comprising a first output filter formed on the substrate, configured to apply weights prior to being transmitted outside the ring of. 前記複数の光受信機は、前記第1のリングの外側に置かれた2つ以上の光受信機を有する第1の外側光受信機を含み、前記第1の外側光受信機グループの前記光受信機のそれぞれは、前記複数の第1の出力導波路のうちの第1の出力導波路に接続され、かつ前記第1の出力導波路によって送信される前記反射された光信号を受信するように構成される、請求項20に記載の光ニューラル・コンポーネント。 The plurality of optical receivers include a first outer optical receiver having two or more optical receivers placed outside the first ring, said light of the first outer optical receiver group. Each of the receivers is connected to the first output waveguide of the plurality of first output waveguides and receives the reflected optical signal transmitted by the first output waveguide. 20. The optical neural component according to claim 20. 複数のノード内信号線をさらに備え、
前記複数のノード間導波路は、同心のループとして配置された2つ以上のノード間導波路を有する第2のリングを含み、
前記複数の光送信機は、前記第2のリングの内側に置かれた2つ以上の光送信機を有する第2の内側光送信機グループと、前記第2のリングの外側に置かれた2つ以上の光送信機を有する第2の外側光送信機グループとを含み、
前記複数の光受信機は、前記第2のリングの内側に置かれた2つ以上の光受信機を有する第2の光受信機グループを含み、
前記光ニューラル・コンポーネントは、交差する導波路のうちの一方の導波路のコアが他方の導波路のコアもしくはクラッドを通過して、少なくとも1つの第2の入力導波路が少なくとも1つの第2のリングのノード間導波路と交差するように前記基板上に形成された複数の第2の入力導波路をさらに備え、各第2の入力導波路は、前記第2の外側光送信機グループのうちの光送信機に光学的に接続され、かつ前記光送信機から発せられた光信号を受信するように、かつ前記受信された光信号を前記第2のリングのノード間導波路に送信するように構成され、かつ
前記複数のノード内信号線は、複数のリング間ノード内信号線を含み、各リング間ノード内信号線は、前記第1の外側光受信機グループのうちの光受信機、および前記第2の外側光送信機グループのうちの光送信機に接続され、かつ前記光受信機によって受信される光信号のパワーを表す電気信号を受信するように、かつ前記電気信号を前記光送信機に送信するように構成され、その結果、ニューロンの入力および出力を形成すべく前記光受信機と前記光送信機を接続する、請求項21に記載の光ニューラル・コンポーネント。
Further equipped with signal lines in multiple nodes,
The plurality of internode waveguides include a second ring having two or more internode waveguides arranged as concentric loops.
The plurality of optical transmitters are a second inner optical transmitter group having two or more optical transmitters placed inside the second ring and two placed outside the second ring. Including a second outer optical transmitter group having one or more optical transmitters,
The plurality of optical receivers include a second optical receiver group having two or more optical receivers placed inside the second ring.
In the optical neural component, the core of one of the intersecting waveguides passes through the core or cladding of the other waveguide, and at least one second input waveguide is at least one second. It further comprises a plurality of second input waveguides formed on the substrate so as to intersect the internode waveguides of the ring, each second input waveguide being among the second outer optical transmitter group. Optically connected to the optical transmitter and to receive the optical signal emitted from the optical transmitter, and to transmit the received optical signal to the internode waveguide of the second ring. The plurality of intra-node signal lines include a plurality of inter-ring node intra-node signal lines, and each inter-ring node intra-node signal line is an optical receiver in the first outer optical receiver group. And to receive an electrical signal that is connected to an optical transmitter in the second outer optical transmitter group and that represents the power of the optical signal received by the optical receiver, and that the electrical signal is the optical. 21. The optical neural component of claim 21, which is configured to transmit to a transmitter, thereby connecting the optical receiver to the optical transmitter to form the inputs and outputs of a neuron.
交差する導波路のうちの一方の導波路のコアが他方の導波路のコアもしくはクラッドを通過して、少なくとも1つの第1の入力導波路が第1のリングの少なくとも1つのノード間導波路と交差するように前記基板上に形成された複数の第1の入力導波路をさらに備え、各第1の入力導波路は、前記第1のリングの外側に接続され、かつ前記第1のリングの外側から光信号を受信するように、かつ前記光信号を前記第1のリングのノード間導波路に送信するように構成される、請求項18に記載の光ニューラル・コンポーネント。 The core of one of the intersecting waveguides passes through the core or cladding of the other waveguide, and at least one first input waveguide is with at least one internode waveguide in the first ring. Further comprising a plurality of first input waveguides formed on the substrate so as to intersect, each first input waveguide is connected to the outside of the first ring and of the first ring. 18. The optical neural component of claim 18, configured to receive the optical signal from the outside and transmit the optical signal to the internode waveguide of the first ring. 前記複数の光送信機は、前記第1のリングの外側に置かれた2つ以上の第1の光送信機を有する第1の外側光送信機グループを含み、前記第1の外側光送信機グループの前記第1の光送信機のそれぞれは、前記複数の第1の入力導波路のうちの第1の入力導波路に光学的に接続され、かつ前記第1の入力導波路によって送信されるべき光信号を発するように構成される、請求項23に記載の光ニューラル・コンポーネント。 The plurality of optical transmitters include a first outer optical transmitter group having two or more first optical transmitters placed outside the first ring, said first outer optical transmitter. Each of the first optical transmitters in the group is optically connected to the first input waveguide of the plurality of first input waveguides and is transmitted by the first input waveguide. 23. The optical neural component of claim 23, configured to emit a power signal. 複数のノード内信号線をさらに備え、
前記複数のノード間導波路は、同心のループとして配置された2つ以上のノード間導波路を有する第2のリングを含み、
前記複数の光送信機は、前記第2のリングの内側に置かれた2つ以上の光送信機を有する第2の内側光送信機グループを含み、
前記複数の光受信機は、前記第1のリングの外側に置かれた2つ以上の光受信機を有する第1の外側光受信機と、前記第2のリングの内側に置かれた2つ以上の光受信機を有する第2の内側光受信機グループと、前記第2のリングの外側に置かれた2つ以上の光受信機を有する第2の外側光受信機グループとを含み、
前記複数のミラーは、第2のミラー・グループを含み、前記第2のミラー・グループの各ミラーは、前記第2のリングの反射された光信号をもたらすべく前記第2のリングのノード間導波路上で伝播する光信号を部分的に反射するように構成され、
前記光ニューラル・コンポーネントは、交差する導波路のうちの一方の導波路のコアが他方の導波路のコアもしくはクラッドを通過して、少なくとも1つの第2の出力導波路が少なくとも1つの第2のリングのノード間導波路と交差するように前記基板上に形成された複数の第2の出力導波路をさらに備え、各第2の出力導波路は、前記第2の外側光受信機グループのうちの光受信機に光学的に接続され、かつ前記第2のミラー・グループのうちのミラーによってもたらされる前記第2のリングの前記反射された光信号を受信するように、かつ前記第2のリングの前記反射された光信号を前記光受信機に送信するように構成され、かつ
前記複数のノード内信号線は、複数のリング間ノード内信号線を含み、各リング間ノード内信号線は、前記第1の外側光受信機グループのうちの光送信機、および前記第2の外側光受信機グループのうちの光受信機に接続され、かつ前記光受信機によって受信される光信号のパワーを表す電気信号を受信するように、かつ前記電気信号を前記光送信機に送信するように構成され、その結果、ニューロンの入力および出力を形成すべく前記光受信機と前記光送信機を接続する、請求項24に記載の光ニューラル・コンポーネント。
Further equipped with signal lines in multiple nodes,
The plurality of internode waveguides include a second ring having two or more internode waveguides arranged as concentric loops.
The plurality of optical transmitters includes a second inner optical transmitter group having two or more optical transmitters placed inside the second ring.
The plurality of optical receivers are a first outer optical receiver having two or more optical receivers placed outside the first ring and two placed inside the second ring. A second inner optical receiver group having the above optical receivers and a second outer optical receiver group having two or more optical receivers placed outside the second ring are included.
The plurality of mirrors include a second mirror group, and each mirror in the second mirror group is guided between nodes of the second ring to provide a reflected optical signal of the second ring. It is configured to partially reflect the optical signal propagating on the waveguide,
In the optical neural component, the core of one of the intersecting waveguides passes through the core or cladding of the other waveguide, and at least one second output waveguide is at least one second. It further comprises a plurality of second output waveguides formed on the substrate so as to intersect the internode waveguides of the ring, each second output waveguide being among the second outer optical receiver group. Optically connected to the optical receiver of the second ring and to receive the reflected optical signal of the second ring brought about by the mirrors of the second mirror group. The reflected optical signal of the above is configured to be transmitted to the optical receiver, and the plurality of intra-node signal lines include a plurality of inter-ring node intra-node signal lines, and each inter-ring node intra-node signal line. The power of the optical signal connected to the optical transmitter in the first outer optical receiver group and the optical receiver in the second outer optical receiver group and received by the optical receiver. It is configured to receive the representing electrical signal and to transmit the electrical signal to the optical transmitter, thus connecting the optical receiver to the optical transmitter to form the inputs and outputs of the neuron. 24. The optical neural component according to claim 24.
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